В начале ХХ века в городе Бердичеве было около 80-ти синагог, существовала сеть школ на идиш языке, в 1924 году был создан первый в Украине государственный суд с делопроизводством на идиш – наряду с украинским и русским языком, идиш был признан официальным языком и в ряде других государственных учреждений.
В 1905 году в Бердичеве родился писатель В. Гроссман, написавший рассказ «В городе Бердичеве», по сюжету которого был снят фильм «Комиссар».
В 1866 году российское царское правительство приняло решение о закрытии монастыря, в котором поселился киевский генерал-губернатор, а через некоторое время в монастырь переехали и некоторые государственные учреждения.
В 1917 году монастырь приняли иезуиты, но в 1918 году его вернули кармелитам, которые восстанавливали монастырь до 1926 года. Со временем большевики национализировали монастырь, в верхнем костеле расположился музей, а в нижнем был оборудован кинотеатр. В 1970-1980 годах в монастыре были проведены реставрационные работы, но только в 1991 году монастырь был передан католической общине и сейчас монастырь живет своей обычной жизнью, в котором живут монахи и монашки, проходят службы, идет реставрация.
После строительства железных дорог Киев – Одесса (1871г) и Киев – Брест (1873г), Бердичев, который обошли крупные транспортные магистрали, постепенно утратил значение перевалочной базы и посреднического торгового центра. Однако строительство железной дороги, связавшей в 1870 году город с Козятином, немного позже с Шепетовкой, а в 1896 году с Житомиром, способствовало развитию промышленности – строятся новые заводы (чугунолитейный, кожевенный и др.)
В годы гражданской войны в Бердичеве несколько раз менялась власть, а после окончательного установления Советской власти, в 1923 году Бердичев стал центром одноименного района и округа, а в 1937 году вошел в состав Житомирской области.
Во время Великой Отечественной войны Бердичев был оккупирован немецко-фашистскими войсками с 7 июля 1941 года по 5 января 1944 года. Поскольку Бердичев был преимущественно еврейским городом, то он стал местом массового уничтожения людей – за период оккупации было уничтожено 38,5 тыс. человек, большинство из которых были евреями.