Restauración, Segunda República y Guerra Civil
En los primeros 30 años del siglo XX, la población madrileña llega casi al millón de habitantes. Las necesidades infraestructurales que dicho crecimiento trajo consigo fomentaron la anexión, siguiendo las vías de comunicación radiales, de núcleos de población, hasta entonces separados de Madrid: hacia el suroeste los Carabancheles (Alto y Bajo); hacia el norte, Chamartín de la Rosa, por la carretera de Valencia, Vallecas; por la carretera de Aragón, Vicálvaro y Canillejas y por la carretera de Burgos, Fuencarral. Nuevos arrabales como las Ventas, Tetuán o el Carmen daban acogida al recién llegado proletariado, mientras en los ensanches se instalaba la burguesía madrileña. Estas transformaciones fomentaron la idea de la Ciudad Lineal, de Arturo Soria. Paralelamente se abrió la Gran Vía, con el fin de descongestionar el casco antiguo y se inauguró el metro en 1919. Durante el reinado de Alfonso XIII éste cede terrenos reales al noroeste del Palacio Real para fundar la Ciudad Universitaria.

El año 1931 ve la llegada de la Segunda República Española que se proclama en la Casa de Correos de la Puerta del Sol ante una multitud enfervorizada. En 1936 estalla la guerra civil. La resistencia de las milicias, pronto militarizadas en forma de Ejército Popular y dirigidas por la Junta de Defensa de Madrid, consigue frenar la ofensiva en el mismo límite de la ciudad. La zona noroeste (el barrio de Argüelles y la Ciudad Universitaria), que formaron el frente, quedan gravemente dañadas, en episodios conocidos como batalla de Madrid. Sin embargo, la ciudad no volverá a sufrir otro asedio durante la guerra.