Północna część etnicznego Azerbejdżanu znalazła się pod panowaniem rosyjskim po dwóch wygranych przez Rosję wojnach z Persją: w latach 1804–1813 oraz 1826–1828, na mocy traktatów pokojowych w Giulistanie i Turkmanczaju. Do 1840 obszar Azerbejdżanu pozostawał pod rosyjską administracją wojskową. Następnie został przyłączony do namiestnictwa Kaukazu. Pierwszy namiestnik Kaukazu, hr. Michaił Woroncow, prowadził wobec Azerów politykę częściowej autonomii, zrównując w prawach szlachtę rosyjską i azerską. Po zakończeniu wojny Rosji z góralami kaukaskimi polityka ta została zastąpiona przez prowadzoną na ograniczoną skalę rusyfikację.

Znaczenie gospodarcze Azerbejdżanu wzrosło po 1872 razem z rozpoczęciem wydobycia ropy naftowej na skalę przemysłową w rejonie Baku. Do Azerbejdżanu napływali zagraniczni inwestorzy, jak również tysiące robotników, którzy podejmowali następnie nisko płatną pracę w miejscowych zakładach. Boom naftowy w Baku trwał do końca XIX w. Jego załamanie się wpłynęło na wzrost niepokojów społecznych i wybuch kolejnych strajków. Rozwojowi ruchu robotniczego towarzyszyło narastanie antagonizmów między społecznościami azerską (muzułmańską) i ormiańską.

Rewolucja 1905 roku i towarzyszące jej starcia ormiańsko-azerskie były decydującym momentem dla kształtowania się azerskiej tożsamości narodowej. Kierowany przez inteligencję ruch azerski, w którym wiodącą rolę odgrywała partia Musawat, brał udział w utworzeniu w 1918 Sejmu Zakaukaskiego, a następnie w utworzeniu Zakaukaskiej Demokratycznej Republiki Federacyjnej.

Wcielenie ziem azerskich do Imperium Rosyjskiego thumb|upright|Iwan Paskiewicz dowodził wojskami rosyjskimi w wojnach z Persją w I poł. XIX w., które zakończyły się zdobyciem przez Rosję północnego Azerbejdżanu W 1783, na mocy traktatu gieorgijewskiego, Imperium Rosyjskie uzyskało protektorat nad zagrożonym najazdami perskimi i tureckimi Królestwem Kartlii i Kachetii (Gruzji wschodniej). Aby uniemożliwić Rosji dalszą ekspansję na Kaukazie, Persja Kadżarów wypowiedziała jej wojnę. Zakończyła się ona klęską Persji. Konflikt zakończył traktat w Giulistanie, na mocy którego Imperium Rosyjskie anektowało chanaty karabaski, kubański, gandżyjski, szekijski, szyrwański, derbencki, tałyski i bakijski w Azerbejdżanie Północnym. Kolejne zdobycze terytorialne Rosjanie uzyskali w nowej wojnie z Persją, którą wszczął przeciwko nim Fath Ali Szah w 1826. Dzięki zwycięstwom wojsk rosyjskich pod komendą Iwana Paskiewicza Rosja zmusiła Persję do trwałego zrzeczenia się ziem azerskich na północ od Araksu. Tak ustalony podział ziem zamieszkanych przez ludność azerską przetrwał do dziś (2013): był podstawą granicy radziecko-irańskiej, a następnie azersko-irańskiej.

Azerbejdżan rosyjski (Zakaukazie Wschodnie) do końca wojny kaukaskiej thumb|upright=1.3|Mapa Kaukazu z 1835 thumb|Szkoła realna w Baku Zdobyte przez Rosję chanaty zostały zlikwidowane, a majątki ich władców przeszły do skarbu państwa. W miejsce chanatów utworzono zarządzane przez oficerów rosyjskich okręgi lub prowincje (na wzór rozwiązań przyjętych w algierskiej kolonii Francji), zezwalając przedstawicielom ludności miejscowej na pracę w administracji na niższych stanowiskach. Zdobyte przez Rosję ziemie azerskie były zniszczone minionymi wojnami, liczba ludności poważnie spadła; straty dotyczyły zarówno wsi, jak i miast. Pod panowaniem rosyjskim nastąpił jednak szybki rozwój gospodarczy ziem azerskich. Mimo utrzymywania się prymitywnych technik uprawy roli, areał ziemi uprawnej zwiększył się na tyle, że wytworzone produkty wystarczały na utrzymanie miejscowej ludności i rosyjskich garnizonów, jak również na jej sprzedaż do Persji. Rozwinęła się także hodowla i rzemiosło, znaczącą pozycję zachowało jedwabnictwo. Na korzystny rozwój gospodarki wpływ miała likwidacja granic chanatów i związanych z nimi barier celnych, jak również zakończenie prywatnych wojen, bandytyzmu i powstrzymanie samowoli miejscowej starszyzny oraz samych chanów. W przypadku funkcjonującego w miastach rzemiosła istotne znaczenie miały nowe możliwości sprzedaży produktów w Rosji. W rosyjskim Azerbejdżanie funkcjonowało już, prowadzone prymitywnymi środkami, wydobycie ropy naftowej ze studni, należących do cara i dzierżawionych zamożnym kupcom. Dzięki rozwojowi stosunków handlowych ziem azerskich z Imperium Rosyjskim oraz z Persją rozwinął się port w Baku. W mieście tym oraz w Derbencie zaczęły powstawać kantory kupców rosyjskich. Nadal funkcjonował szlak handlowy z Indii i Persji przez azerskie miasta (Baku, Szemacha, Jelizawetpol, Szusza) do Europy. Handlem na terenie Azerbejdżanu zajmowali się przede wszystkim miejscowi Ormianie.

Urzędnicy carscy nie mieli jednolitej wizji rządów na zdobytym w I poł. XIX w. Kaukazie Południowym (oprócz Azerbejdżanu do Imperium Rosyjskiego przyłączone zostały także Armenia i Gruzja). Część z nich opowiadała się za bliską integracją zajętych ziem z Rosją, w tym za asymilacją kulturową. Druga grupa sądziła, że ochronie interesów rosyjskich sprzyjała będzie polityka zachowania miejscowych tradycji i stosunków społecznych, aż do zachowania częściowej autonomii anektowanych regionów.

W 1840 na rosyjskim Zakaukaziu przeprowadzono reformę administracyjną. W miejsce wojskowych komendantur, skompromitowanych przez grabieże i korupcję oficerów, utworzono gubernie kaspijską z siedzibą w Szemasze oraz gruzińsko-imeretyńską z centrum w Tyflisie. W toku wdrażania reformy ze stanowisk administracyjnych usunięto Azerów, zastępując ich napływowymi urzędnikami rosyjskimi. Również sądownictwo przeszło pod pełną kontrolę władz rosyjskich, z wyjątkiem spraw rodzinnych ludności muzułmańskiej, którymi nadal zajmowali się sędziowie duchowni. W 1844 utworzone zostało namiestnictwo zakaukaskie. Namiestnik był zwierzchnikiem całej miejscowej administracji, zarówno cywilnej, jak i wojskowej. Jako pierwszy urząd ten objął Michaił Woroncow, zwolennik polityki autonomizacji. Z jego inicjatywy bejowie azerscy zostali zrównani w prawach z rosyjską szlachtą. Woroncow powoływał również feudałów azerskich na stanowiska państwowe, nadawał im majątki ziemskie i odznaczenia. Wprowadził również akty prawne regulujące położenie azerskiego chłopstwa, korzystnych dla miejscowych właścicieli ziemskich. Polityka namiestnika sprawiła, że feudałowie azerscy z czasem stali się w pełni lojalni wobec caratu.

Mieszkańcy Azerbejdżanu jedynie w ograniczonym stopniu poparli powstanie Szamila, co wynikało głównie z różnicy wyznania między sunnickimi góralami z Kaukazu Północnego i szyitami, stanowiącymi większość w Azerbejdżanie. Oddziały górali kaukaskich dokonywały także najazdów na ziemie azerskie, by zdobyć żywność, konie, bydło i ruchomości, przez co poparcie dla antyrosyjskich walk Szamila jeszcze spadało. Na północnych ziemiach Azerbejdżanu, przede wszystkim w dżaamatach (gminach) Dżaro-Bałakeńskich na pograniczu azersko-gruzińsko-dagestańskim, na początku lat 30. XIX w. dochodziło do wystąpień antyrosyjskich jedynie luźno związanych z działalnością Szamila. Zostały one stłumione przez wojska rosyjskie pod dowództwem Iwana Paskiewicza. Z kolei w prowincji kubińskiej w 1837 doszło do powstania chłopskiego, u którego źródeł leżało złe traktowanie chłopstwa przez miejscowych feudałów. Powstanie trwało kilka miesięcy i w 1838 również zostało stłumione. W 1838 wybuchły ludowe wystąpienia w prowincji szekińskiej, pod wodzą przybyłego z Iranu Meszadiego Mameda. Wystąpienie to zostało stłumione po miesiącu walk, we wrześniu 1838. W 1855 oddziały górali kaukaskich wkroczyły do Azerbejdżanu północno-wschodniego, spotykając się z wrogim przyjęciem miejscowej ludności.

W pierwszych dekadach po przyłączeniu północnego Azerbejdżanu do Rosji na jego terenie zaszły poważne zmiany demograficzne. Tylko w latach 1828–1830 na ziemie azerskie napłynęło ponad 120 tys. ormiańskich emigrantów z Turcji i Persji. W latach 1832–1858 liczba mężczyzn żyjących w regionie (spisu kobiet nie prowadzono) wzrosła o 55%.

Włączenie Azerbejdżanu północnego w granice Rosji stało się przyczyną znaczących przemian kulturalnych w regionie. Rosyjska administracja utworzyła w regionie pierwsze szkoły nieislamskie. W Azerbejdżanie nie powstały gimnazja, a jedynie niższe szkoły, w których nauczano języków azerskiego i rosyjskiego, geografii oraz podstaw wiedzy o islamie. Chociaż szkoły te miały przede wszystkim kształcić przyszłych azerskich urzędników i odgrywać rolę centrów rusyfikacyjnych, ich uczniowie w toku kształcenia mieli okazję poznania podstaw kultury zachodnioeuropejskiej i wielokrotnie stawali się działaczami azerskiego ruchu narodowego. Od 1843 w Azerbejdżanie powstawały także szkoły zawodowe. W dalszym ciągu najliczniejszą grupę szkół stanowiły placówki islamskie, w których uczniowie oprócz wiedzy religijnej mogli uczyć się podstaw języka perskiego lub arabskiego. Szkoły utworzone przez Rosjan pozwoliły na ukształtowanie się nowej warstwy azerskiej inteligencji. Do I poł. XIX w. ludzie wykształceni w Azerbejdżanie posiadali wiedzę opartą na kanonie muzułmańskiej kultury perskiej. Rosyjskie szkolnictwo doprowadziło do zetknięcia się kształcącej się młodzieży z kulturą europejską. Część nowych inteligentów z entuzjazmem przejmowała jej wzorce, odrzucając wszystkie lokalne tradycje, inni starali się łączyć tradycję islamską z kulturą europejską. Najważniejszym ośrodkiem inteligencji azerskiej był Tyflis. Baku, Szemacha i Szusza odgrywały w procesie formowania się nowoczesnej kultury azerskiej rolę drugorzędną. Proces ten był zresztą utrudniony przez fakt rozdzielenia ziem zamieszkiwanych przez Azerów pomiędzy Rosję i Persję.

Azerbejdżan rosyjski w latach 1859–1905 thumb|Rezydencja gubernatora w Baku thumb|Eksploatacja ropy naftowej w Baku Po zwycięstwie Rosjan w wojnie kaukaskiej i podporządkowaniu Kaukazu Północnego polityka utrzymywania względnej niezależności Zakaukazia została zarzucona. Rosyjscy urzędnicy zwiększali kontrolę nad ludnością azerską, nasilona została rusyfikacja w sferze językowej, co jednak w przypadku wsi nie przynosiło powodzenia. Nieznajomość rosyjskiego wśród chłopów sprawiała, że w administracji rosyjskiej nadal znajdowali zatrudnienie Azerowie. Wielu z nich, deklarujących lojalność wobec caratu, było już wychowankami rosyjskich szkół, należących do młodego pokolenia inteligencji. W latach 1860–1883 kilkakrotnie zmieniany był podział administracyjny ziem azerskich, zaś w 1868 powstała gubernia jelizawietpolska. Z kolei w 1888, w celu zwiększenia kontroli nad miejscową ludnością, w ramach reformy policji utworzono nowe posterunki praktycznie we wszystkich wsiach i osadach Azerbejdżanu.

Na terenie Azerbejdżanu do 1905 nie dochodziło do większych niepokojów społecznych. Agitacja turecka prowadzona na Kaukazie w czasie wojny rosyjsko-tureckiej w latach 1877–1878 nie przyniosła większych rezultatów z powodu różnicy wyznania między sunnickimi Turkami a miejscowymi szyitami. Lokalny ruch powstańczy pod dowództwem Kazi Ahmeda wykształcił się jedynie w rejonie Derbentu i Kuby, został jednak szybko stłumiony. Problemem pozostała plaga bandytyzmu.