Nach der Februarrevolution 1917 in Petrograd, als der autokratische Zar Nikolaus II. gestürzt wurde, wurden auch in Kasachstan die neuen Ideen der Revolution verbreitet. Noch im gleichen Jahr proklamierte die kasachische Nationalbewegung Alasch Orda die Autonomie Kasachstans innerhalb eines föderativen Russlands. Da die Alasch Orda die Anerkennung der Machtübernahme der Bolschewiki verweigerte, geriet sie in Konflikt mit der neuen russischen Sowjetregierung. Im Laufe des russischen Bürgerkrieges war das Gebiet des heutigen Kasachstans zwischen den Bolschewiki, der Alasch Orda sowie russischen antikommunistischen Gruppierungen umkämpft, wobei die Allianzen und Machtverhältnisse mehrmals wechselten. 1919 wurde das Gebiet schließlich von den Sowjets unterworfen.
Am 26. August 1920 wurde aus dem nördlichen und zentralen Teil des heutigen Kasachstans die Kirgisische Autonome Sowjetrepublik innerhalb der RSFSR gebildet. Deren erste Hauptstadt wurde das heute zu Russland gehörende Orenburg. Nach der Auflösung der ASSR Turkestan wurden ihr 1924/1925 auch das heutige südliche Kasachstan sowie das heutige Karakalpakistan angegliedert. Im April 1925 wurde sie in Kasachische Autonome Sowjetrepublik umbenannt. Orenburg wurde von der Kasachischen ASSR getrennt und unmittelbar Teil der RSFSR, neue Hauptstadt wurde 1925 zunächst Qysylorda, 1929 dann Alma-Ata (heute Almaty).
Am 5. Dezember 1936 wurde Kasachstan als Kasachische SSR zu einer von der RSFSR getrennten eigenständigen Unionsrepublik der Sowjetunion erklärt, während Karakalpakistan als autonome Republik dem benachbarten Usbekistan zugeschlagen wurde.