1795-ben Lengyelország harmadik felosztásakor Vilnius az Orosz Birodalom részévé vált és a Vilnai kormányzóság központja lett. Az orosz megszállás alatt a városfalakat lerombolták, és 1805-re mindössze a Hajnal-kapu "(Aušros vartai)" maradt fenn mementónak. 1811-ben Szentpétervár és Moszkva után az Orosz Birodalom harmadik legnagyobb városa, az egyik legnagyobb észak-európai város. 1812-ben I. Napóleon seregei két alkalommal is átvonultak a városon, súlyos károkat okozva. Az orosz fennhatóság elleni, 1830–31. évi novemberi felkelést követően Oroszország a városban történő további fejlesztéseket megállította, az egyetemet bezáratta. Az 1863. évi januári felkelést brutálisan leverték, folyamatosak voltak a kivégzések. A felkelés után a városban az összes szabadságért küzdő egyesület megszűnt, a lengyel, litván és belarusz nyelv használatát betiltották. A városban ekkor a litvánok csak igen kis közösséggel voltak jelen, a lakosok túlnyomó hányada lengyel, orosz vagy zsidó volt.