Po przewrocie bolszewickim w Rosji stolica niepodległej Demokratycznej Republiki Gruzji (1918-1921). W tym też okresie w Tbilisi funkcjonowała polska placówka o charakterze konsularnym. W 1920 powstała Komunistyczna Partia Gruzji i rozpoczęła przygotowania do powstania. 11 lutego 1921 bolszewicy gruzińscy rozpoczęli kolejne powstanie, którego ośrodkiem miał być okręg lorijski, położony w strefie granicznej między Gruzją i Armenią. Pięć dni trwało kompletowanie składu Komitetu Rewolucyjnego, co sprawiło organizatorom buntu znaczne trudności z powodu niewielkiego poparcia ludności dla bolszewików i małej liczby gruzińskich działaczy tej partii. Do komitetu dokooptowano osoby, które nie przebywały nawet w Gruzji (jego przewodniczący Filipe Macharadze przebywał w Moskwie). Jeszcze przed formalnym ukonstytuowaniem się komitetu, 14 lutego, Lenin nakazał 11 Armii „poparcie powstania w Gruzji i zajęcie Tyflisu”. Dopiero w tym momencie kierownictwo bolszewickie ostatecznie usankcjonowało działania bolszewików kaukaskich. O decyzji Lenina nie wiedział ani głównodowodzący Armią Czerwoną Siergiej Kamieniew, ani nieobecny w Moskwie Lew Trocki. 15 lutego Armia Czerwona dokonała inwazji na Gruzję. 25 lutego 1921 do Tbilisi weszły wojska 11 Armii pod dowództwem Anatolija Hoeckera. W tym samym dniu ogłoszono powstanie Gruzińskiej Socjalistycznej Republiki Radzieckiej, a rząd Demokratycznej Republiki Gruzji udał się na emigrację. Po 1921 Tbilisi nadal pełniło funkcję stolicy – jednak tym razem republik radzieckich wchodzących w skład ZSRR: Zakaukaskiej (1921-1936), a następnie Gruzińskiej (1936-1991). Tbilisi było czwartym z kolei (po Moskwie, Leningradzie i Kijowie) miastem Związku Radzieckiego, w którym wybudowano metro (1966). Od 1991 roku Tbilisi jest stolicą niezależnej Gruzji.