Met die bou van die Transsiberiese Spoorlyn het Tomsk egter aan belangrikheid verloor, omdat die spoorlyn sowat 250 km verder suid die Obrivier kruis. Uit hierdie destyds onbeduidende plek sou later die metropool Nowosibirsk ontwikkel. Nowosibirsk het Tomsk aansluitend aan belangrikheid oorvleuel en na die Oktoberrewolusie die hoofstad van die Nowosibirsk-oblast geword, en Tomsk 'n stad binne hierdie oblast. Tydens die Tweede Wêreldoorlog het sowat 30 fabrieke na Tomsk vertrek, wat aan die stad nuwe belangrikheid gegee het. Aansluitend is in 1944 die Tomsk-oblast gestig, met Tomsk as hoofstad. Tydens die Koue Oorlog was Tomsk 'n geslote stad en toegang vir buitelanders verbode. In 1970 het Tomsk die titel as "historiese stad" ontvang en tydens die Perestroika is buitelanders weer toegelaat. In 2004 wou die stad sy 400ste verjaarsdag vier, maar die geleentheid is deur die Beslanskool-gyselaardrama oorskadu en uiteindelik gekanselleer.