העיר הצעירה החלה להתמלא תושבים חדשים, חלק גדול מהמהגרים היו יהודים. נכון למפקד אוכלוסין מ-1795 התגוררו בעיר 264 יהודים, ופעלו חברה קדישא וחדר. כעבור שלוש שנים הוקם בית כנסת. הרב הראשון, יצחק רבינוביץ מבנדרי התמנה ב־1809.
המאה ה-19.
במחצית הראשונה של המאה ה-19 חל גידול ניכר באוכלוסיית העיר ובאוכלוסיית היהודים בפרט. כך בשנות ה-40 של המאה ה-19 מנתה הקהילה היהודית של אודסה 12 אלף נפש, שהיוו כ-20% מכלל תושבי העיר. לפי מרשם אוכלוסין של 1855, היו בעיר 17 אלף יהודים, שהיוו 21.7% מכלל האוכלוסייה.
הגידול באוכלוסיית היהודים היה בעיקר בזכות הגירה יהודית משטחים אחרים ברוסיה הצארית, מגרמניה ומגליציה. חלק ניכר מהמהגרים לאודסה הגיעו מקהילת יהודי ברודי. אוכלוסיית היהודים ההולכת וגדלה ניהלה בתי עסק ומוסדות תרבות. ענף המסחר המרכזי של יהדות אודסה בתחילת המאה ה-19 היה תבואה, סחורה שנמכרה לרוסיה ומחוצה לה.
הודות למוצאם של המהגרים היהודים מערים ברוסיה ובאירופה, הם היו למעמד הביניים באודסה ושיחקו תפקיד חשוב בכלכלה ובהנהגה המקומית. לתנועת ההשכלה היה מקום בולט בקרב יהודי אודסה. ב-1826 נפתח בעיר בית ספר עברי בו לימדו מספר מקצועות (ידיעת הטבע, ידיעת הארץ, היסטוריה, חשבון, לשון עברית, לשון וספרות גרמנית, לשון וספרות רוסית, תלמוד וכתיבה תמה). כל המורים פרט למורה לרוסית היו יהודים יוצאי גרמניה ואוסטריה. ב-1828 בצלאל שטרן התמנה למנהל הבית ספר. שטרן הוסיף למערכת הלימוד של בית הספר את לימודי הצרפתית וארגן ספרייה. ב-1834 למדו בו כ-400 בנים. ב-1835 נפתח בית הספר גם לבנות. שטרן היה ממונה גם על בית הספר לבנות ובו לימדו בשלוש כיתות לשון עברית, רוסית וגרמנית, ידיעת הכתב והחשבון, וגם מקצועות כמו תפירה ורקמה. בית ספר עברי גרם למחלוקת בין יהודים יוצאי ברודי שהעדיפו לימודים ברוח חדשה ומערבית יותר לבין יהודים מקומיים (שכונו "רוסים" לפי אברהם בר גוטלובר) שהעדיפו השכלה דתית-מסורתית בחדרים.
במהלך המחאה ה-19 אודסה הייתה לעיר גדולה בתחום המושב. הנסיך מיכאיל סמיונוביץ' וורונצוב, שהיה המושל של שטחי אוקראינה, תמך בקהילה היהודית והתנגד לחלוקת היהודים ל"שימושיים" ( פולזני יבראיי) ו"לא שימושיים". תקופת כהונתו (1825–1856) מכונה לעיתים "תור הזהב של אודסה".
בשנות ה-40 של המאה ה-19 נפתח בעיר בית הכנסת הברודאי על ידי יוצאי קהילת ברודי (לא לבלבל עם בית הכנסת של ברודסקי בקייב). בית הכנסת עבר לבניין חדש ב-1863, בניין הנמצא ברשות הקהילה היהודית כיום. בית הכנסת הברודאי היה בית כנסת אורתודוקסי, אך הונהגה בו נגינת עוגב, ולחזן התלוותה מקהלה מעורבת של גברים ונשים, ונשים אף קיבלו תפקיד סולו. החזן המפורסם פנחס מינקובסקי היה החזן של בית הכנסת, כנראה עד שנת 1922, שאז עזב לאמריקה. עמיתו וממשיך דרכו בחזנות בבית הכנסת היה דוד נובאקובסקי.
יהודים רבים מאודסה למדו במוסדות להשכלה גבוהה ברוסיה. כך ב-1853 למדו בגימנסיה השנייה של סנט פטרבורג 52 סטודנטים יהודים מאודסה. מקס ליליינטל, שביקר באודסה ב-1842, התקבל בברכה על ידי תושבי העיר המשכילים. בשנות ה-60 של המאה ה-19 אודסה הייתה לאחד המרכזים החשובים של תנועת ההשכלה באימפריה הרוסית. בעיר יצאו לאור מספר עיתונים וז'ורנלים ברוסית וביידיש שנועדו לקהל היהודים, בהם רסבייט , ציון , דיין , קול מבשר והמליץ.
נכון לשנת 1863 בגימנסיות השונות באודסה למדו 128 סטודנטים יהודים. בשנות ה-70 וה-80 מספר התלמידים היהודים בגימנסיות הלך ועלה עד שנבלם על ידי הנהגת נומרוס קלאוזוס ב-1887, שהוריד את אחוז היהודים שמוסד להשכלה רשאי לקבל. כך בשנים 1887–1891 אחוז היהודים בקרב הלומדים ירד ב-48%.
בשנת 1871 התרחש אסון קריסת המקווה באודסה, בו נהרגו שש נשים. העיתונאי אלכסנדר הלוי צדרבוים האשים באסון זה את ראשי ההנהגה הדתית של אודסה, שנהגו לטענתו ברשלנות.
לקראת סוף המאה, התושבים היהודים היוו אחוז גדול מאוד מכלל מתושבי אודסה. נכון למרשם האוכלוסין משנת 1892, התגוררו באודסה 112,00 יהודים, שהיו ל־32.9% מכל תושבי העיר. חלק גדול מתוכם למדו בבתי ספר ובמוסדות השכלה גבוהה. נכון ל-1897 היו רשומים 10,332 תלמידים יהודים במוסדות הלימוד השונים.
עם זאת, חלק גדול מהיהודים בעיר היו במצב סוציו-אקונומי נמוך מאוד, דבר שגרם לעלייה בפשיעה בקרב היהודים. באודסה התפתחו כנופיות גנבים ועבריינים שונים, שחלק גדול מהן כלל יהודים. כך ניתן לציין את הכנופיה של השודד מישקה יפונצ'יק ואת הגנבת המפורסמת סופיה בלוושטיין .
פרעות ביהודי העיר.
במהלך המאה ה-19 התרחשו בעיר מספר פוגרומים: ב-1821, 1859, 1871, 1881, ו-1886. הסיבות לפרוץ מהמומות השתנו בין פוגרום לפוגרום. במהלכם נבזז רכוש רב, בתי עסק יהודים נהרסו ונהרגו עשרות בני אדם.
חלק מהפוגרומים פרצו על רקע עלילות דם וחלק על רקע מתיחויות דתיות בין הקהילה היהודית לבין נצרות אורתודוקסית יוונית של אודסה. המתקפות נערכו כנראה בחסות השלטון המקומי ואולי גם בחסות השלטון המרכזי של רוסיה. היהודים הואשמו רבות באי-נאמנות לערכיה של רוסיה הצארית ואף הוטלה עליהם אשמה על רציחתו של הצאר אלכסנדר השני.
פרעות אלו הובילו משכילים רבים, כדוגמת יהודה לייב פינסקר ופרץ סמולנסקין, לתמוך ברעיון התנועה הציונית.
ציונות.
הרשויות באודסה בפרט וברוסיה בכלל לא עצרו את האלימות נגד היהודים. לכן, הפוגרומים הובילו להתארגנות יהודית נגד הפורעים. התארגנות זו נענשה על ידי רשויות החוק. כך ב-1881, במהלך גל האלימות המוכר כסופות בנגב, מרדכי זאב חבקין ומרדכי בן-עמי נעצרו יחד עם כ-150 יהודים נוספים, שפעלו כנגד פורעים באודסה.
האנטישמיות באימפריה הרוסית וחוסר האמון ברשויות הוביל את יהודי העיר לחפש אלטרנטיביות לחייהם. כך תנועות ציוניות כמו חובבי ציון וביל"ו תפסו רבות את לב הקהילה. משה לייב ליליינבלום ויהודה לייב פינסקר, שהתגוררו באודסה באותה התקופה, דגלו ברעיון של ציונות מעשית, כלומר עזיבת רוסיה לטובת התיישבות יהודית בארץ ישראל. אגודת בני משה שדגלה בציונות רוחנית הוקמה באודסה ב-1889 על ידי אחד העם. עם הפעילים הציונים של אודסה באותה התקופה נמנים מאיר דיזנגוף וזאב ז'בוטינסקי, שבהמשך היו לאנשי הנהגת היישוב העברי תקופת המנדט הבריטי ופעילים פוליטיים.
השפה העברית הפכה לפופולרית למדי בקרב צעירי אודסה. יוסף קלוזנר ניהל את בית המדרש החדש למורים עבריים. חיים נחמן ביאליק, יהושע חנא רבניצקי ושאול טשרניחובסקי כתבו שירה בעברית.
במקביל לתנועה הציונית פעלה באודסה "עם עולם", תנועה בעלת אופי סוציאליסטי אשר קראה ליהודי האימפריה הרוסית להגר דווקא לארצות הברית. חבורה זו, שהתבססה בחלקה הגדול על מהגרים יהודים מאודסה הקימה מספר קומונות חקלאיות בשטחי מארצות הברית.
תחילת המאה ה-20.
בתחילת המאה ה-20 הייתה אודסה לאחד ממרכזי התרבות היהודים הבולטים ביותר באימפריה הרוסית, לצד וילנה וורשה. עיתונות עברית הייתה בשיאה וכתבי עת רבים ביידיש יצאו לאור באודסה. עיתונאים, סופרים ומשוררים עבריים משפיעים כמו שמעון פרוג, חיים נחמן ביאליק, מרדכי בן-עמי, שלום עליכם, מנדלי מוכר ספרים, ש. אנ-סקי ומשה אליעזר בילינסון פעלו בעיר באותה התקופה.
בשנת 1902 נבחר מנחם אוסישקין באספה הכללית של "חובבי ציון" שהתקיימה באודסה, להיות ראש הוועד שיעסוק ברכישת קרקעות בארץ ישראל ומכירתן לאנשים פרטיים. בשנת 1904 נוסדה למטרה זו חברת "גאולה".
שנת 1905 הייתה שנה משמעותית מאוד לאימפריה רוסית וליהודי רוסיה בפרט. מהפכת 1905 החלה תהליכי שינוי רבים במדינה, בהם עליית רעיונות סוציאליסטיים וגזעניים. לפי מניפסט אוקטובר התחייב הצאר להעניק זכויות אזרחיות ופוליטיות לעם. הכוחות הריאקציוניים האשימו את היהודים במהפכה עצמה וירידה בכוח שלטון המלוכה. כנגד היהודים התארגנה קבוצת המאות השחורות שביצעו פוגרומים רבים ביהודי האימפריה בשנים 1905–1906. ב-1905 התרחש פוגרום אודסה האחרון והגדול ביותר. לפי דיווחי משטרת אודסה לפחות 400 יהודים ו-100 לא יהודים נהרגו בפוגרום וכ-300 איש נוספים נפצעו. לפי דיווחי העיתונות, מספר הקרבנות היה גבוה בהרבה. כוחות המשטרה והצבא לא מנעו מהפורעים לפגוע ביהודי העיר ולפי חלק מהדיווחים אף תמכו בהם. לאחר הפוגרום של שנת 1905 שמעון דובנוב וישראל אפרויקין ייסדו את המפלגה היהודית פאלקס-פארטיי.
ב-1906 התמנה שמעון יעקב גליקסברג לרב של אודסה. בהשתדלותו נוסדו מספר בתי כנסיות, ובתי ספר לילדים עניים. היה פעיל בוועד חובבי ציון ותנועת המזרחי. דרשותיו בבית הכנסת הציוני "יבנה" משכו המוני צעירים.
לאחר מהפכת 1905 ועד 1909 הונהג באודסה מצב חירום והעיר נוהלה על ידי כוחות צבא, שהיו אדישים למצבם של היהודים ואף שיתפו פעולה עם המאות השחורות. עם זאת, היהודים היו בעלי השפעה כבירה על כלכלת אודסה. נכון לנתוני שנת 1910: כ-90 אחוז מכלל יצוא התבואה מאודסה נוהלו על ידי חברות בבעלות יהודית. כ-56 אחוז מכלל סחר הרחוב באודסה היה בידי יהודים. כ-63 אחוז מבעלי המלאכה, כגון חייטים, היו יהודים. 155 מבתי החרושת (43 אחוז מכלל בתי החרושת בעיר) היו בבעלות יהודים, מפעלים אלו עסקו בעיקר בתעשיית נייר ומזון. שבעה מתוך עשרת הבנקים של אודסה היו שייכים ליהודים. כתגובה לנומרוס קלאוזוס ארגנו היהודים מספר מוסדות לימודים פרטיים, בהם חמש גימנסיות לנשים.