Po zavedení železnice mesto profitovalo zo svojej pozície na križovatke tratí z Ruska na Sibír a do strednej Ázie. Počas Ruskej občianskej vojny tu vznikol protibolševický štátny útvar orenburských Kozákov. V čele štátu stál v rokoch 1918 - 1920 ataman Dutov. Krátko po Októbrovej revolúcii sa stal Orenburg hlavným mestom Kirgizskej autonómnej sovietskej socialistickej republiky (neskôr Kazašská ASSR, dnes Kazachstan). Po ustanovení mesta Kyzylorda ako hlavného mesta Kazachstanu sa pripojil opäť k RSFSR. Medzi rokmi 1938 a 1957 niesol názov "Čkalov" po sovietskom letcovi Valerijovi Čkalovovi.