La Nova Federació Madrilenya, de caràcter marxista, va transformar-se, el 1879, en l’Agrupació Socialista Madrilenya, fundada per Pablo Iglesias, organització que seria el nucli originari del Partit Socialista Obrer Espanyol (PSOE). El nou partit presentava tot un programa de reformes immediates que incloïen el dret d’associació, el dret de reunió, el dret de manifestació, el sufragi universal, la reducció de les hores de treball i la prohibició del treball infantil, entre d’altres mesures socials.
L’any 1886 el grup socialista madrileny va publicar per primer cop el seu òrgan de premsa, El Socialista, fet que va significar l’inici de l’expansió marxista a Espanya ja que en el seu entorn naixerien les bases que conduirien cap a la formació del partit (PSOE) i del sindicat (UGT). Així, des del nuclis marxistes de Madrid i Barcelona, el socialisme aniria escampant-se per la resta del país i el 1887 ja hi havia agrupacions socialistes en 28 poblacions espanyoles. Tanmateix, aquestes organitzacions no tenien cap tipus de vinculació entre elles i no totes entrarien en el partit en el moment de la seva fundació.
El 1888, el PSOE va celebrar el seu primer congrés a Barcelona i el 1889 va afiliar-se a la II Internacional. El 1890 va participar activament en la primera celebració del Primer de Maig com a jornada de reivindicació obrera i va participar en les vagues mineres d’Astúries i el País Basc. Recolzant-se en el sufragi universal, implantat per Sagasta el 1890, el PSOE va decidir participar en el procés electoral tot i que encara no s’havien eliminat les pràctiques caciquistes, obtenint alguns èxits considerables en les eleccions municipals, fonamentalment a Bilbao.
També a Barcelona, el 1888, es va fundar la Unió General de Treballadors (UGT). La nova organització responia al model de sindicat de masses que englobava tots els sectors de la producció i s’organitzava en seccions d’ofici a cada localitat. Per ampliar la seva base social, la UGT va declarar-se no depenent de cap organització política i l’únic requisit que es necessitava per a l’admissió era respectar el reglament i els acords aprovats.
El programa ugetista tenia un caràcter reivindicatiu de millores en les condicions laborals dels obrers i per això va defensar la negociació col·lectiva, sense renunciar, però, a la vaga (controlada pel sindicat) sempre que aquesta mesura fos necessària. Així, el sindicat lluitaria per la millora de les condicions laborals buscant dels poders públics una legislació que afavorís els interessos dels treballadors. Inicialment, el nou sindicat, tot i l’enfrontament inicial amb Les Tres Classes de Vapor, va veure com la major part dels seus afiliats procedien de Catalunya i per això va instal·lar la seva seu a Barcelona.
El PSOE va créixer lentament arreu de l’Estat, i cap a finals del segle XIX ja existien agrupacions socialistes en molts llocs de la geografia espanyola, però va ser a Madrid, al País Basc i a Astúries on el socialisme marxista va arrelar abans i amb més força. En canvi, el seu desenvolupament va ser força difícil en aquells llocs que estaven dominats per l’anarcosindicalisme, com Catalunya i Andalusia.
El poc arrelament del socialisme a Catalunya va comportar que, cap a finals del vuit-cents, de les 78 agrupacions socialistes existents a Espanya només 11 es localitzessin a Catalunya. Tot i això, el socialisme també va tenir els seus adeptes a localitats com Barcelona, Reus i Mataró, població on va ser elegit el primer regidor socialista català. Aquesta escassa presència explica que tant el PSOE primer com la UGT després desplacessin els seus òrgans directius, que inicialment estaven situats a Barcelona, cap a Madrid. Així, la capital es convertia en el centre neuràlgic de l’activitat política i sindical del socialisme espanyol.
A les primeres dècades del segle XX, el PSOE va començar a incrementar el seu nombre d’afiliats: dels 3.000 que tenia el 1899 va passar a 15.000 el 1915, i durant la dècada dels anys vint va arribar fins els 30.000 afiliats. Això va deure’s fonamentalment al fet que el partit, tot i tenir un ideari revolucionari, va participar del revisionisme tot aprofitant les oportunitats de visibilitat que donava el sistema parlamentari i no va rebutjar les aliances amb els partits burgesos. Així, el PSOE va començar a participar de les eleccions des de ben aviat i, el 1910, Pablo Iglesias va aconseguir acta de diputat al congrés dels diputats com a representant de la conjunció republicano-socialista.
D’altra banda, el sindicat socialista, la UGT, va tenir un creixement encara més gran que el PSOE en el primer terç de segle: si el 1914 comptava amb uns 120.000 afiliats, en arribar a 1921 ja havia assolit els 240.000. El sindicat, recolzant l’acció del partit, va mostrar-se partidari de l’acció política per aconseguir reformes socials i laborals, i per això defensava la participació dels representants obrers en els organismes estatals. D’entre els seus líders en aquest període va destacar la figura de Francisco Largo Caballero, que el 1918 va arribar al càrrec de secretari general del sindicat.
L’esclat de la Revolució Russa i la formació de la URSS va fer que alguns militants del socialisme espanyol es mostressin partidaris de la línia bolxevic triomfant a Rússia i s’escindissin del PSOE. Aquests dissidents acabarien formant un nou partit polític, el Partit Comunista d’Espanya (PCE), un grup que tindria poca influència política fins als anys de la la Guerra Civil, tot i que tenia una militància força activa a Biscaia i Astúries.
