Léopold dut faire face à une rébellion populaire qui culmina avec le printemps des peuples en 1848. En Toscane, le grand-duc a ordonné la répression et a approuvé une constitution libérale. En dépit de ses tentatives d'acquiescement, des combats de rue éclatent en août à Livourne. Léopold II apporte son soutien au royaume de Sardaigne dans la guerre austro-sarde. En , le grand-duc dut abandonner la Toscane aux républicains et se réfugia dans la ville napolitaine de Gaète. Une république provisoire fut établie à sa place avec à sa tête Giuseppe Montanelli, qui inaugure une politique ultra démocratique (dans la terminologie politique de l’époque), tournée vers l’union avec les autres états italiens et la reprise conjointe de la guerre contre l'Autriche. Avec l’assistance de l'Autriche, Léopold est restauré à Florence. La Restauration laisse place à une période de répression violente contre les républicains. La constitution libérale est ainsi révoquée en 1852.