Povratak Obrenovića i knez Mihailo
Svetoandrejska skupština, nazvana po prazniku Svetog Andreje, kada je počela da zaseda, vratila je 1858. na presto kneza Miloša, koji se prestola odrekao još 1839. Miloš je umro 1860, a nasledio ga je sin Mihailo, koji je prvi put vladao od 1839. do 1842, a drugi put od 1860. do 1868. Mihailo je modernizovao državu i zakonima iz 1861. ojačao kneževu vlast, a smanjio moć Sovjeta. Iste godine uveo je narodnu vojsku: svi sposobni muškarci bili su vojni obveznici i povremeno su vežbali. Predsednik vlade bio mu je Ilija Garašanin, koji je vodio pregovore o savezu balkanskih naroda. Godine 1863. Licej je prerastao u Veliku školu, iz koje je kasnije nastao Beogradski univerzitet.
Predaja gradova i Prvi balkanski savez
Godine 1862, posle sukoba Srba i turskih vojnika kod Čukur-česme, turska posada iz tvrđave topovima je gađala Beograd. Velike sile su se zatim sastale u Carigradu i smanjile prisustvo Turaka: turski civili napustili su varoši, a utvrđenja Užice i Soko porušena su. Godine 1867. turske posade napustile su gradove u Srbiji (Beograd, Smederevo, Šabac i Kladovo), a knezu Mihailu je na Kalemegdanu svečano predat ključ Beogradske tvrđave. To je postignuto pregovorima, a Srbija je i posle toga ostala vazalna kneževina i plaćala danak sultanu. Mihailov cilj bio je da se balkanski narodi zajedno oslobode osmanske vlasti. Ugovori sa Crnom Gorom (1866), Grčkom (1867) i Rumunijom (1868) nazivaju se Prvi balkanski savez. Velike sile, naročito Austrija, nisu želele rat na Balkanu, pa Mihailo nije započeo oslobodilački rat. Ubijen je u Košutnjaku kod Beograda 1868. (29. maja po julijanskom kalendaru), a savez se posle njegove smrti raspao.
Namesništvo, Ustav 1869. i Ujedinjena omladina srpska
Posle Mihailove smrti za kneza je izabran njegov maloletni rođak Milan Obrenović. Do Milanovog punoletstva zemljom je upravljalo namesništvo od tri člana: Milivoje Blaznavac, Jovan Ristić i Jovan Gavrilović. Ristić je bio vođa liberala. Namesnici su 1869. doneli Namesnički ustav, prvi koji je Srbija donela sama, bez odobrenja sultana. Narodna skupština dobila je zakonodavnu vlast, koju je delila sa knezom, ali je knez zadržao jaku vlast: samo on je predlagao zakone i imenovao deo poslanika. Godine 1866. u Novom Sadu osnovana je Ujedinjena omladina srpska, društvo mladih Srba iz Kneževine Srbije i iz Habzburške monarhije, koje je širilo ideje slobode, prosvete i narodnog jedinstva; jedan od vođa bio je Svetozar Miletić.
Ratovi 1876–1878. i nezavisnost
Godine 1875. u Hercegovini je izbio ustanak, poznat kao Nevesinjska puška, koji se proširio i na Bosnu i otvorio Veliku istočnu krizu. U leto 1876. Srbija i Crna Gora objavile su rat Osmanskom carstvu. Glavnu srpsku vojsku vodio je ruski general Mihail Černjajev, koji je došao kao dobrovoljac. Srpska vojska je poražena, ali je mirom početkom 1877. Srbija sačuvala predratne granice. Crnom Gorom je od 1860. vladao knjaz Nikola Petrović, a crnogorska vojska ratovala je uspešno, na primer na Vučjem dolu 1876. Kada je 1877. Rusija zaratila sa Osmanskim carstvom, Srbija je krajem godine ponovo ušla u rat, a početkom 1878. srpska vojska oslobodila je Niš. Sanstefanski mir, koji su u martu 1878. zaključile Rusija i Osmansko carstvo, predviđao je veliku Bugarsku, kojoj bi pripali i Pirot i Vranje. Velike sile su ga izmenile na Berlinskom kongresu 1878, gde je Srbiju predstavljao Jovan Ristić. Srbija je dobila nezavisnost i niški, pirotski, toplički i vranjski okrug. Nezavisnost i proširenje, sa izlazom na more kod Bara, dobila je i Crna Gora, a Austrougarska pravo da zaposedne Bosnu i Hercegovinu i upravlja njom. Posle 1878. Srbija više nije priznavala vrhovnu vlast sultana niti mu je plaćala danak. Kraljevina je proglašena 1882. godine.