Oromo och Amhara utgör cirka 60 % av befolkningen. De klagar över att makten innehas av en liten Tigrean-elit.
Våldet har intensifierats sedan i söndags då minst 55 personer dödades i sammandrabbningar mellan polis och demonstranter vid en Oromo-festival.
Hundratals har dött i månader av protester, säger människorättsgrupper.
Tiotusentals har också hållits fängslade, säger de.
Den etiopiske premiärministern Hailemariam Desalegn förklarade undantagstillståndet och sade i ett TV - tal: " Vi sätter våra medborgares säkerhet främst. Dessutom vill vi få ett slut på de skador som utförs mot infrastrukturprojekt, utbildningsinstitutioner, vårdcentraler, administration och rättsliga byggnader."
Undantagstillståndet kommer att pågå i sex månader.
BBC World Service Africa redaktör Mary Harper säger att de våldsamma protesterna är det allvarligaste hotet mot etiopisk stabilitet i ett kvarts sekel.
Källa: CIA World Factbook uppskattningar från 2007
Demonstranterna har attackerat utländska företag, säger hon, som hotar Etiopiens rykte som en växande ekonomi, mogen för internationella investeringar.
Detaljerna om undantagstillståndet är fortfarande oklara, men hon tillägger att demonstranterna redan har visat att de inte kommer att ge upp när de ställs inför våld.
Många vägar in i och ut ur huvudstaden, Addis Abeba, blockeras av demonstranter.
Protesterna sedan november förra året är av många skäl och inkluderar:
I de senaste oroligheterna i Oromia dödades minst 55 personer i ett rasande tillstånd.
Oppositionsaktivister anklagar polisen för att ha orsakat panik vid det årliga Ireechafirandet - en traditionell Oromo-religiös festival. Regeringen skyller på "antifredsstyrkor" som demonstrerar i folkmassan.
Polisen avfyrade tårgas för att skingra demonstranterna arga på deras hantering av händelsen, berättade vittnen BBC.
Protesterna säger att våld från säkerhetsstyrkorna ledde till det rasande, men statsministern förnekade att säkerhetsstyrkorna hade öppnat eld.
Korrespondenterna säger att även om den härskande koalitionen har några gedigna prestationer att visa upp under sina 25 år vid makten, har den inte kunnat hantera övergången från att vara en hemlighetsfull revolutionär rörelse till att driva en öppen, demokratisk regering.
Etiopien har förklarat undantagstillstånd efter månader av protester mot regeringen från medlemmar av landets två största etniska grupper.