באוגוסט 1944 מיכאי הראשון, מלך רומניה (אשר נתמך על ידי המפלגות הגדולות) הפיל את שליט רומניה יון אנטונסקו. בכך רומניה עברה צד- ממדינות הציר לבעלות הברית. המעבר הוביל לפלישה גרמנית. הכוחות הגרמניים לחמו אל מול רומניה שנתמכה על ידי כוחות סובייטים, שראו ברומניה לא שותפה, אלא שטח כבוש. אמנם המפלגה הקומוניסטית לקחה חלק מועט בממשלותיה הראשונות של רומניה, אך המצב החל להשתנות במרץ 1945, עם מינויו של פטרו גרוזה מהשמאל הקומוניסטי לראש הממשלה.
לאחר המינוי התפתחה מתיחות בין גרוזה למלך, מתיחות שגדלה לכדי מהומות שגבו את חייהם של עשרות אנשים בנובמבר 1945. לבסוף הצבא האדום דיכא את המהומות והשליט סדר. ממשלתו של גרוזה החלה בביצוע רפורמות רבות, ביניהן מתן זכות בחירה לנשים וחיזוק השליטה הסובייטית על רומניה. בבחירות שהתקיימו ב-19 בנובמבר 1946 המפלגות הקומוניסטיות קיבלו 84% מהקולות. לאחר הבחירות נשמעו קולות רבים שטענו כי התקיימו זיופים וניסיונות להסיט קולות למפלגה הקומוניסטית.
למרות שהחוקה החדשה לכאורה קידמה חופש דת, בפועל המשטר קידם אתאיזם מדיני. התרחשו רדיפות דתיות, כוחם של הארגונים הדתיים היה מוגבל, וחופש הפולחן דוכא אף הוא.
הרפובליקה העממית הרומנית ושלטונו של גאורגיו-דז'.
השנים הראשונות של המשטר הקומוניסטי התאפיינו במעצרים רבים. ב-11 ביוני 1948 הולאמו כל הבנקים והעסקים הגדולים. בהנהגה הקומוניסטית פעלו שלוש סיעות חשובות, כולן סטאליניסטיות. ההבדלים העיקריים היו למעשה הבדלים אישיים יותר מאשר הבדלים פוליטיים או פילוסופיים עמוקים. בשנה זו גאורגה גאורגיו-דז' החל לשלוט במדינה כדיקטטור. הוא לא היה מרוצה מהרפורמות שהנהיג ניקיטה חרושצ'וב בברית המועצות לאחר מותו של יוסיף סטלין. הוא סגר את מחנות העבודה הגדולים ביותר ברומניה ועצר את הקיצוב ואת שכר העובדים. בתקופה זו חלה התמרמרות ציבורית על כך ששטחים מרומניה ההיסטורית עברו למולדובה הסובייטית. בתקופה זו רומניה בהנהגת גאורגיו-דז' הייתה עצמאית ולאומנית יותר. גאורגיו-דז' הזדהה מאוד עם הסטליניזם, הזדהות שגרמה למחלוקות עם ברית המועצות. גאורגיו-דז' אף הצהיר שרומניה תוכל לפתח יחסים דיפלומטיים עם כל מדינה ללא התחשבות במערכת הפוליטית-כלכלית שלה, כל עוד המדינה מכירה בשוויון בין-לאומי ואינה מתערבת בענייניהם הפנימיים של עמים אחרים. מדיניות זו הובילה להידוק הקשר של רומניה עם הרפובליקה העממית של סין.
בתי הכלא היו מלאים באסירים פוליטיים, ונוצרה מערכת חדשה של מחנות עבודה בכפייה בהשראת הגולאגים הסובייטים. בתי כלא מרכזיים הוקמו בפיטשט ובגרלה. מחנות עבודה בכפייה הוקמו במכרות עופרת ובדלתה של הדנובה. בשנות ה-50 השלטון ביצע הגליות המוניות מבאנאט (ליד הגבול עם יוגוסלביה) לברגאן. כ-45,000 איש הוגלו בכוח לאזורים אלו. רוב המגורשים התגוררו בברגאן במשך 5 שנים (עד 1956), אך חלקם נותרו שם לצמיתות.
גאורגיו-דז' התפטר מתפקידו כמזכ"ל המפלגה הקומוניסטית בשנת 1954, אך שמר על תפקידו כראש ממשלה. בשנת 1955 הצטרפה רומניה לברית ורשה, דבר שהוביל לחיזוק היחסים עם ברית המועצות. למרות ההצטרפות לברית, רומניה השתדלה שלא לקיים תרגילים צבאיים על שטחה ולא להשתתף בתמרונים שכאלו במקומות אחרים. בשנת 1956 החלו מהומות והפגנות אנטי- סובייטיות בפולין, ואף פרץ מרד הונגרי כנגד השליטה הסובייטית. גאורגיו-דז' חשש שהמהומות האנטי-סובייטיות יחלחלו גם לרומניה, ולכן נקט באמצעים קיצוניים שכללו רדיפה ומאסר של חשודים, בעיקר ממוצא הונגרי. הוא גם דגל בהתערבות סובייטית מהירה, וברית-המועצות חיזקה את נוכחותה הצבאית ברומניה, בעיקר לאורך הגבול ההונגרי.
ההתנגדות האנטי-קומוניסטית הייתה אף היא מאורגנת מאוד. אנשים רבים שהתנגדו לממשל נטלו נשק והקימו קבוצות פרטיזניות, המונות 10–40 איש. ההתנגדות זו נמשכה עד תחילת שנות ה-60. צורה אחרת ולא אלימה של ההתנגדות לקומוניזם הייתה מהומות הסטודנטים בבוקרשט בשנת 1956. הפגנות התקיימו בכמה מרכזים אקדמיים והביאו למעצרים ולגירושים רבים. בירת המהומות הייתה טימישוארה, שם נעצרו כ-3,000 איש. תגובת השלטונות הייתה מיידית - סטודנטים נעצרו או הושעו מהקורסים שלהם, כמה מורים פוטרו, ואגודות חדשות הוקמו כדי לפקח על פעילות התלמידים.
לאחר שברית המועצות פלשה להונגריה וגרמה לחיזוק המשטר הקומוניסטי, ראש ממשלת הונגריה המודח אימרה נוג' נכלא מצפון לבוקרשט. בבוקרשט הוא נחקר ועונה על ידי הסובייטים והשלטון הרומני. לבסוף הוא הוחזר לבודפשט, ושם הוצא להורג. בעקבות התסיסה אל מול הונגריה, החלה רומניה לחסל את החינוך ההונגרי במדינה, והפכה אותו לבעל אופי רומני יותר.
באותן השנים צמצם השלטון הרומני את השקעותיו בתעשייה, הגביר את תפוקת מוצרי הצריכה וביזר את הניהול הכלכלי. אמנם תהליכי הקולקטיביזציה הואטו, אך הממשלה שבה ונקטה באמצעים כאלו בשנת 1962, כאשר המדינה שלטה ב-77% מהשטחים החקלאיים. קולקטיביזציה זו גרמה למותם של עשרות אלפי אנשים.
שלטונו של צ'אושסקו.
גאורגיו-דז' נפטר בשנת 1965 מנסיבות לא ברורות, ככל הנראה בדרכו לניתוח במוסקבה. לאחר מאבקי כוח רבים, ניקולאה צ'אושסקו התמנה למחליפו. צ'אושסקו המשיך את דרכו הדיפלומטית של גאורגיו-דז'- התנגדות להגמוניה הסובייטית וחיזוק הקשר עם מדינות מחוץ למזרח אירופה. ההשפעה הסובייטית על התרבות הרומנית פסקה, ורומניה החלה ליצור קשרים תרבותיים ודיפלומטיים אף עם מדינות המערב.
בשנותיו הראשונות, היה צ'אושסקו פופולרי מאוד, הן ברומניה והן בחו"ל. הסחורות החקלאיות היו בשפע ומוצרי הצריכה החלו להופיע שוב. הוא אף גינה את הפלישה הסובייטית לצ'כוסלובקיה בשנת 1968. אמנם המוניטין שלו בתוך רומניה נשחק במהירות, אך המוניטין שלו מחוץ למדינה התחזק מאוד. זאת בעקבות הקו המדיני העצמאי שנקט ושיתוף הפעולה שלו עם המערב ועם מוסדות קפיטליסטיים כמו קרן המטבע הבינלאומית והבנק העולמי. בשנים אלו רומניה שיפרה את יחסיה הדיפלומטיים עם מערב גרמניה, ישראל, הרפובליקה העממית של סין, אלבניה ושלטון פינושה בצ'ילה - מדינות שהיו ביחסים מעורערים עם ברית המועצות. בזכות הסחר בין גרמניה המערבית וישראל עם רומניה, השלטון אפשר ליהודים או גרמנים להגר מרומניה למדינות אלו בהתאמה.
כתוצאה מריבוי טבעי נמוך, צ'אושסקו הפעיל מדיניות אגרסיבית שכללה הוצאה של ההפלות מלאכותיות אל מחוץ לחוק ואפליה משפטית נגד אנשים ללא ילדים. מדיניות זו נחלה הצלחה בשנותיה הראשונות וגרמה לגל ילודה. לאחר מספר שנים נבלמה העלייה בילודה בעקבות הפלות לא חוקיות. מדיניות הממשל גרם למותן של יותר מ-9,000 נשים עקב הפלות בלתי חוקיות. מספר גדול של ילדים הוכנסו לבתי יתומים על ידי הורים שלא יכלו לגדלם - דבר שהוביל לנערי רחוב רבים. השלכה נוספת הייתה צפיפות בבתים ובבתי ספר. פגיעות נוספות בזכויות האדם כללו פעילות משטרה חשאית בשם סקוריטטה, אשר נהגה לפגוע בפרטיות האזרחים. אך עם זאת, הפגיעה בזכויות האדם לא השתוותה לזו שהתקיימה בשנות ה-50.
מבחינה כלכלית, צ'אושסקו המשיך במדיניות התיעוש של קודמו. בשנים 1951–1974 גדל התוצר התעשייתי ברוטו בשיעור שנתי ממוצע של 13 אחוזים ברוטו. באמצע שנות ה-70 השלטון ביצע פרויקטים רבים של שימור ופיתוח של בוקרשט. העיר הורחבה בעיקר לכיוון דרום, מזרח ומערב. שכונות מגורים בצפיפות גבוהה נבנו בפאתי העיר. באותן השנים אף הוקמה מערכת רכבת תחתית. מיזמי הפיתוח הרבים נפגעו כתוצאה מרעידת אדמה שהתרחשה בשנת 1977. באותן השנים השלטון קיים מדיניות אדריכלית בהשראת קוריאה הצפונית. מדיניות זו כללה את הריסתם ושחזורם של כפרים, עיירות וערים קיימות, במדיה מלאה או חלקית, במטרה מוצהרת להפוך את רומניה ל"חברה סוציאליסטית מפותחת ". המדיניות כללה בנייה מסיבית וצפופה.
מגמת הצמיחה נמשכה עד אמצע שנות ה-80. השכר הממוצע גדל יותר מפי שמונה ויותר מ-80% מאוכלוסיית המדינה עברו בתקופה זו לדירות חדשות. למרות הצמיחה, רמת החיים ברומניה נשארה מהנמוכות באירופה, דבר שהוביל לאי שביעות רצון ציבורית, שהתבטאה במהומות ובניסיונות להפעיל אלימות כנגד צ'אושסקו. באוקטובר 1981 אספסוף זועם זרק אבנים על מסוקו של צ'אושסקו בעת טיסה לטרנסילבניה. צ'אושסקו רצה להחזיר את ההלוואות למערב, ולכן הוא נקט במדיניות צנע קשה שכללה קיצוב מזון וכיבוי קבוע של גז, חימום וחשמל. הממשל אף פרסם הנחיות רשמיות על איך אפשר לאכול באופן מזין תוך הפחתת צריכת הקלוריות ברבע. מדיניות זו שווקה כ"אכילה רציונלית" ו"כלי להפחתת השמנה". לא היה מחסור במזון שגודל והופק ברומניה, אך הוא יוצא לשם תשלומי חובות לחו"ל, ולא לצריכה מקומית.
האמצעים במיכון ובכימיה של החקלאות סייעו להגדלת תפוקת התוצרת החקלאית. בשנת 1950 נאספו למעלה מ -300 ק"ג דגנים לאדם, ואילו בשנת 1982 עלה הסכום לטון. ייצור הבשר עלה מ -29.5 ק"ג לאדם ל -100 ק"ג. בסוף שנות השמונים, דו"ח האו"ם לפיתוח אנושי סיווג את רומניה כבעלת התפתחות אנושית גבוהה. תוחלת החיים הייתה 71 שנים, שיעור האוריינות עמד על 96%, והתמ"ג הריאלי לנפש עמד על 3000 $.
בשנת 1985 רומניה ויוגוסלביה הפדרלית פתחו את תחנת הכוח ההידרואלקטרית שערי הברזל II. אי מיושב שהיה בנהר הדנובה שקע במהלך הבנייה. חשמל שנוצר מתחנת כוח זו חולק ביו רומניה הסוציאליסטית ליוגוסלביה וממשיך להתחלק בין רומניה לסרביה בצורה שווה.