Em 1910, Díaz, então com 80 anos de idade, decidiu convocar eleições com vista à sua reeleição como presidente. Pensava ter há muito eliminado qualquer oposição capaz de lhe fazer frente no México; contudo, Francisco Madero, um académico oriundo de uma família rica, decidiu concorrer contra ele tendo obtido rapidamente o apoio popular apesar de Díaz ter ordenado a sua prisão.
Quando os resultados oficiais da eleição foram anunciados, Díaz foi declarado vencedor quase unanimemente, com Madero a receber apenas algumas centenas de votos em todo o país. Esta fraude cometida pelo Porfiriato era demasiado gritante para ser ignorada pelo povo. Madero procedeu então à elaboração de um documento, conhecido como Plano de San Luis Potosí, no qual incitava o povo mexicano a pegar em armas contra o governo de Porfírio Díaz em 20 de Novembro, de 1910.
Assim teve início o que ficou conhecido como Revolução Mexicana. Madero foi detido em San Antonio, Texas, mas o seu plano surtiu efeito apesar de ele se encontrar preso. O exército federal foi derrotado pelas forças revolucionárias comandadas por, entre outros, Emiliano Zapata no sul, Pancho Villa e Pascual Orozco no norte e Venustiano Carranza. Porfírio Díaz renunciaria ao cargo de presidente em 1911 em prol da paz nacional, tendo-se exilado na França, onde morreria em 1915.
Os líderes revolucionários tinham muitos objectivos diferentes; as figuras revolucionárias iam de liberais como Madero a radicais como Emiliano Zapata e Pancho Villa. Como consequência, provou ser muito difícil conseguir um acordo sobre a organização de um governo emanado dos grupos revolucionários vitoriosos. O resultado foi uma luta pelo controlo do governo mexicano, um conflito que se estendeu por mais de vinte anos. Este período de luta é geralmente considerado parte da Revolução Mexicana embora possa também ser visto como uma guerra civil. Durante este período seriam assassinados, entre muitos outros, os presidentes Francisco I. Madero (1911), Venustiano Carranza (1920), bem como os líderes revolucionários Emiliano Zapata (1919) e Pancho Villa (1923).
À resignação de Díaz sucedeu-se um breve interlúdio reaccionário, com a eleição de Madero como presidente em 1911. Foi deposto e morto em 1913 por Victoriano Huerta. Venustiano Carranza, um antigo general revolucionário que se tornou um dos vários presidentes neste período conturbado, promulgou uma nova constituição em 5 de Fevereiro de 1917. A Constituição Mexicana de 1917 ainda hoje rege o México.
Álvaro Obregón torna-se presidente em 1921. Agradava a todos os grupos da sociedade mexicana, com excepção das franjas mais reaccionárias do clero e dos grandes proprietários, tendo sido bem sucedido na catalisação da liberalização social, em particular reduzindo o papel da Igreja Católica, melhorando a educação e tomando medidas visando a instituição dos direitos civis das mulheres.
Ainda que a Revolução Mexicana e a guerra civil estivessem terminadas depois de 1920, os conflitos armados continuaram. O conflito mais abrangente desta época foi a luta entre os que queriam uma sociedade secular com separação entre Igreja e Estado e, por outro lado, os que defendiam a supremacia da Igreja Católica e que acabaria por resultar num levantamento armado por parte de apoiantes da Igreja, no que se chama a Guerra Cristera.
