1 июля 1917 года был создан Мариупольский комитет РСДРП (большевиков), под руководством которого мариупольский пролетариат начал готовиться к вооруженному восстанию. Оформился Союз пролетарской молодежи имени III Интернационала. Были проведены перевыборы в Совет, создана Красная гвардия, избран военно-революционный комитет. 30 декабря 1917 г. в Мариуполе в результате вооруженного восстания была установлена Советская власть. Активное участие в борьбе за власть Советов принимали В. А. Варганов, Б. А. Вильклин, А. Е. Заворуев и многие другие. 9 марта 1918 года вышел первый номер городской газеты «Революционное слово» (в настоящее время — «Приазовский рабочий»).
Во время гражданской войны Мариуполь 17 раз переходил из рук в руки, город находился в составе УНР, Донецко-криворожской советской республики, Украинского государства (Гетманата), УСРР, государственного образования ВСЮР (укр ЗСПР). Все войска, которые находились в Мариуполе, стремились вывезти из него больше всего. Окончательно Мариуполь перешел к большевикам 4 октября 1920 года.
В начале апреля 1918 года красноармейский отряд под командованием В. А. Варганова выступил на фронт против немецко-австрийских оккупантов. 22 ноября 1918 года на смену немецко-австрийских оккупантов пришли белогвардейцы (отряд белоказаков полковника Жирова), поддержанные французскими военными кораблями. 6 декабря 1918 года в Мариупольском порту высадился десант англо-французских войск, а в конце декабря город заняли отряды Добровольческой армии под командованием генерала Май-Маевского.
27 марта 1919 года войска 1-й Заднепровской советской стрелковой дивизии (начдив П. Е.Дыбенко) овладели Мариуполем. Важную роль в штурме города принадлежала 3-й бригаде этой дивизии (командир бригады — Н. И. Махно). В городе восстановлена советская власть. Но 23 мая части, преданные Н. И. Махно, ушли с боевых позиций, оголив фронт. Войска генерала Деникина вошли в Мариуполь . Белогвардейцы вновь захватили Приазовье и Мариуполь. 6 и 14 октября на короткое время части повстанческой армии Махно захватывали город.
4 января 1920 года войска Южного фронта Красной Армии освободили город от белогвардейцев. В марте 1920 года в Мариуполе создается Красная Азовская военная флотилия, первым командиром которым был С. Е. Маркелов. Флотилия провела на Азовском море ряд успешных боевых операций против белогвардейского фронта Врангеля. После гражданской войны Красная Азовская военная флотилия была перебазирована в Севастополь и на ее основе началось возрождение Черноморского флота. 28 сентября 1920 — 4 октября 1920 года Мариуполь был захвачен армией Врангеля.
К концу 1925 года восстановительные работы на всех предприятиях города были закончены, к этому времени Металлургический завод имени Ильича по выпуску продукции достиг уровня 1913 года. Это передовое предприятие продолжало развиваться быстрыми темпами: в 1929 году завершено строительство мощной электростанции. 1 мая 1930 года пущен новый трубопрокатный цех, рассчитанный на производство 100 тыс. тонн труб в год для нефтяной промышленности страны (теперь не надо было больше импортировать трубы для перекачки нефти из-за рубежа), вокруг нового цеха (впоследствии завода имени Куйбышева) формируется поселок имени Апатова (район, ограниченный современными проспектами Ильича, Металлургов, улицей Макара Мазая). К концу 1920-х годов оформился Заводской (Ильичёвский) район Мариуполя.
Проведение дноуглубительных работ в порту и на подходном канале, ремонт причальных линий, подъездных путей, плавсредств и оборудования способствовали быстрому вводу в действие Мариупольского торгового порта — морских ворот Донбасса. В 1928 году грузооборот порта составил 1 098 тыс. тонн, а в 1931 году уже 2 205,5 тыс. тонн.
В 1923 году в Мариуполе организовано литературное объединение «Звоны Азовья». 1 мая 1929 года вышел в свет первый номер газеты «Ильичевец». В 1932 году введена в эксплуатацию городская полуавтоматическая телефонная станция на 1 000 номеров. В 1925 году первые автобусы начали курсировать между центром города и отдаленными районами — портом и заводом имени Ильича. 1 мая 1933 году была пущена первая трамвайная линия «Гавань Шмидта — Улица Франко».
После провозглашения ХІІ съездом КП(б)У политики коренизации Мариуполь стал центром компактного проживания греческой диаспоры, возле него были организованы два греческих национальных района: Cартанский (с центром в поселка Сартана (сейчас в составе Ильичевского района Мариуполя)) и Мангушский (с центром в поселке Мангуш). В самом городе был открыт педтехникум с греческим языком преподавания, а также 14 греческих школ.
С 1930 года Мариуполь превратился в громадную строительную площадку. Главной стройкой стал металлургический завод «Азовсталь» на левом берегу Кальмиуса возле сел Бузиновка и Троицкий. 7 ноября 1930 года в фундамент первой доменной печи «Азовсталь» началась первая укладка бетона. На сооружение «Южной Магнитки» союзным бюджетом выделялось 292 млн рублей. Перспективная производительность «Азовстали» — 4 млн тонн чугуна (крупнейший на то время в мире завод в Гэри близ Чикаго давал только 3 млн тонн). В 1931 году началось строительство морского порта завода «Азовсталь». 2 февраля 1933 года строительную площадку нового завода посетил нарком тяжелой промышленности Г. К. Орджоникидзе. 11 августа 1933 года выдала первый чугун доменная печь № 1: завод «Азовсталь» вступил в число действующих предприятий. К 1941 году на предприятии действовало 4 доменные печи, мартеновский цех с 6 качающимися печами (4 января 1935 года), ряд вспомогательных цехов. Рядом с заводом «Азовсталь» 27 сентября 1935 года первый кокс выдал Мариупольский коксохимический завод. В 1936 году на базе новых трубопрокатных цехов завода имени Ильича создается трубопрокатный завод им. Куйбышева. В 30-е годы в Мариуполе начали действовать и другие новые заводы: металлоконструкций (с 13 октября 1935), рыбоконсервный (с 27 ноября 1933), радиаторный (с 1 июля 1933), судоремонтный (с 1931, на базе путевых мастерских). Были построены также холодильник емкостью 50 тыс. тонн, крупнейший элеватор в порту на 2 тыс. тонн (с 1932 года). Строились новые цеха, объекты, модернизировалось оборудование, осваивались новые виды продукции на заводе им. Ильича. Преобразования коснулись и других предприятий города.
