Известие о большевистском октябрьском перевороте 1917 года в столице Российской империи Петрограде дошло до Чернигова только через три дня.
В годы гражданской войны и иностранной интервенции Чернигов многократно переходил из рук в руки.
Советская власть в Чернигове была окончательно установлена в октябре 1919 года, после чего началось восстановление города и его экономики. В ходе осуществления программы индустриализации, в Чернигове возникли новые отрасли промышленности. В 1934 году начали выпускать продукцию фабрика первичной обработки шерсти и фабрика по производству музыкальных инструментов.
Современная территория Черниговской области была образована 15 октября 1932 года в составе Украинской ССР, город Чернигов стал ее административным центром.
Во время Второй Мировой войны трагедия города Чернигова заключалась в том, что он оказался на стратегически важном пути летнего наступления немецко-фашистских войск на Москву, в обход Брянских лесов и наступления на Киев.
После начала войны, в Чернигове был создан истребительный батальон в составе 250 бойцов, тысячи жителей города возводили оборонительные укрепления, ремонтировали дороги, устраивали полевые аэродромы. Тех, кто уходили на фронт, на предприятиях заменяли жены, сестры, пенсионеры, подростки, работавшие по две смены, а то и круглосуточно. Промышленные предприятия выпускали продукцию для фронта, на заводе «Октябрьский молот» наладили производство корпусов для мин. Некоторые коллективы предприятий, а также промышленное оборудование и другие ценности были эвакуированы в глубь страны.
Уже в 20-х числах июня 1941 года над Черниговом появились фашистские разведывательные самолеты, а в ночь бомбардировке подвергся железнодорожный узел. 23 августа вражеская авиация сбросила на Чернигов тысячи фугасных и зажигательных бомб. Массированные налеты фашистских бомбардировщиков продолжались нескольких дней подряд и центральная часть города превратилась в сплошные развалины. Центр Чернигова, который был сформирован со средины XVIII до средины ХХ века, был полностью разрушен, с центральной площади можно было видеть пригородные леса.
В ночь на 28 августа на северных ближних подступах к Чернигову начались ожесточенные бои с гитлеровскими войсками. 9 сентября 1941 года Чернигов был оккупирован немецкими фашистами, которые сразу же начали осуществлять свой жуткий режим террора и грабежей, создали в городе три концентрационных лагеря. Всего за годы войны гитлеровцы уничтожили в Чернигове 52 тыс. местных жителей и советских военнопленных, о чем сегодня напоминают памятники, установленные на местах массовых казней. Население города за эти годы сократилось с 70 тыс. до 11 тысяч человек.
В лесистой местности Чениговского края и соседних областей получило огромный размах партизанское движение, в котором участвовало более 50 тыс. человек. В самом Чернигове активно действовало антифашистское подполье, координировавшее свои действия с партизанами.
К утру 21 сентября 1943 года Чернигов был полностью очищен от фашистских захватчиков. В результате военных действий были уничтожены все промышленные предприятия, школы, театры, цеха, мастерские, много архитектурных памятников и большая часть жилых помещений. В конце войны государственная комиссия признала Чернигов одним из самых разрушенных городов Советского Союза, ещё большим разрушениям подверглись только три города бывшего СССР – Сталинград, Севастополь и Воронеж.
Восстановление Чернигова и его экономики шло очень быстрыми темпами, однако заняло полтора десятилетия и к концу 1950-х годов предприятия города превысили довоенные объемы выпуска продукции. Вскоре началось строительство промышленных гигантов – объединения по производству синтетических волокон и камвольно-суконного комбината, а в 1970-е годы были построены заводы автозапчастей и радиоприборный.
Большим достижением того времени стало спасение исторических памятников – Пятницкой и Екатерининской церквей, Борисоглебского собора, здания коллегиума, которые были разрушены или сожжены.
Послевоенные десятилетия стали временем быстрого роста Чернигова и превращением его в промышленный центр.
Наибольшую славу городу принесло черниговское училище летчиков, которое подготовило тысячи пилотов, среди которых – семь космонавтов, в том числе первого астронавта Украины – Леонида Каденюка.
1986 год вошел в историю как год величайшей ядерной катастрофы ХХ века, связанной с аварией на Чернобыльской АЭЕ. Чернигов расположен всего в 80 км по прямой линии к западу от электростанции, но благодаря преобладавшим в тот период времени восточным ветрам, черниговчане сравнительно мало пострадали от катастрофы.
