В отечественной духовной музыке ХХ столетия соединились разные стили и направления, как, впрочем,
и в музыке светской. В первые два десятилетия духовные опусы писали и композиторы, развивающие романтические традиции XIX века, и приверженцы идей так называемого Нового направления церковной музыки, и уже заявляли о себе молодые мастера, которые стремились к поиску новейшего языка и созданию оригинальных форм и приемов музыкальной выразительности. Вступив в XX век, Россия изменилась. Менялся и мир вокруг. Люди искусства особенно остро ощущали, как нарушается гармония между природой и обществом, личностью и ее окружением. В воздухе витало тревожное чувство надвигающейся катастрофы. Сочинение музыки в церковных жанрах, как православных, так и католических, стало для русской музыкальной интеллигенции тех лет своеобразной отдушиной, глотком чистого воздуха, посылом добра, их внутренним этическим стержнем. Подобного рода переломные моменты случаются в нашей истории с определенной, иногда даже вполне предсказуемой, периодичностью. Только в ХХ веке в русской культуре можно отчетливо определить несколько таких рубежей. Первая и Вторая мировые войны, революция, борьба государства с религией, хрущевская оттепель, всплеск интереса к национальному (неофольклоризм) и, вслед за этим, массовое обращение к православной вере и церковно-певческой культуре во время празднования 1000-летия крещения Руси… Это те полярные события, которые либо ломали слабых духом, но укрепляли в вере сильных, либо давали надежду и тем и другим на обретение душевного равновесия, творческой свободы и оживление культурной жизни.

Первые десятилетия XX века богаты на имена и церковные сочинения. Органично сочетал церковно-певческий канон и авторскую индивидуальность Александр Гречанинов. Ему принадлежат несколько литургий, «Всенощное бдение» (1912), «Хвалите Бога» (1915), «Демественная литургия» (1917) и другие партитуры. Александр Кастальский в своих обработках древних распевов стремился к тому, чтобы «полифоническая ткань образовывалась из мелодического движения, обусловленного дыханием» (Б. В. Асафьев). Знаменный распев он использовал как тему, подлежащую развитию, создав знаменитые «Литургию» для женского хора (1905), «Пещное действо» для баса и смешанного хора (1909), «Братское поминовение» (1915) и многие другие сочинения. Огромный вклад в развитие церковной музыки внес Павел Чесноков — автор более 360 церковных сочинений: циклов и отдельных песнопений Литургии, Всенощной, Панихиды, 60 переложений со смешанного на однородный хор духовно-музыкальных сочинений современных ему авторов (1912). Он получил большую известность и как регент, а в 1940 году опубликовал монументальный труд «Хор и управление им». Его младший брат, Александр Чесноков, эмигрировавший в 1923 году и преподававший затем в Русской консерватории в Париже, тоже писал духовные сочинения. Самое крупное из них — выходящий за рамки православного канона реквием «Таинство смерти» (1929) для солистов, чтеца, хора декламаторов, хора, органа и симфонического оркестра на тексты византийского гимнографа VIII века преподобного Иоанна Дамаскина.
Много церковных опусов принадлежит Николаю Черепнину. Он был одной из ведущих фигур русского музыкального модерна. Органичное сочетание разных элементов, свойственное этому стилю, и определило «музыкальный декор» и некоторую мозаичность не только светских, но и духовных его сочинений («Благослови, душе моя, Господа», «Свете тихий» и «Богородице Дево», Шести неизменяемых песнопений Вечерни и др.).
Он сближает строгие церковные композиции с, казалось бы, очень далеким стилем — импрессионизмом, стремится достигнуть созерцательно-колористического эффекта, при этом в догматике «Всемирную славу», наоборот, в прозрачной хоровой фактуре гармонизует древний знаменный напев, а в Литургии (1908) — свободно варьирует знаменные попевки. Талантливый церковный композитор Константин Шведов вышел из синодальных певчих. О его «Литургии» (1913) один из ведущих музыкальных критиков Н. Кашкин писал Федору Шаляпину: «она… лучше всего, что в этом роде написано, не исключая сочинений Чайковского и Рахманинова».
Одна из вершин духовной музыки XX века — «Литургия» (1911) и «Всенощное бдение» (1915) Сергея Рахманинова. Ориентируясь на идеи Кастальского, композитор по-своему осмысливает религиозные тексты, создает на их основе масштабные композиции типа хоровой оратории в «напевно-полифоническом стиле» (термин Б. В. Асафьева), иногда даже симфонизируя традиционные жанры. Его циклы часто упрекали в нецерковности, современники называли их «композициями на церковный текст». Между тем во Всенощной Рахманинов свободно обращается с мелодиями знаменного, греческого, киевского распевов, варьирует их без нарушения своеобразия, а также создает оригинальные темы, трудно отличимые от обиходных. Он ищет баланс между православным церковным каноном и абсолютной творческой свободой. В вокальной музыке Рахманинов развивает особый жанр «духовной проповеди» («Воскрешение Лазаря», «Из Евангелия от Иоанна»), пишет знаменитую симфоническую фреску — поэму «Колокола», подытожив и увенчав развитие русского духовного ренессанса первых десятилетий XX века.

В середине 1940-х годов появляются звукозаписи церковных хоров, снова начинают действовать духовные школы, возобновляется монастырская певческая традиция. В 1960-е годы активизируется процесс изучения и издания древних рукописных памятников, а в светских концертах уже изредка исполняются духовные сочинения. Массовое освобождение из лагерей и ссылок репрессированных священнослужителей и церковных композиторов произошло только в 1955–1957 годах. В «период застоя» основная плеяда церковных авторов — это регенты действующих на тот момент храмов. Из композиторов — регентов Московской школы выделяются Николай Озеров и Александр Третьяков. Им принадлежат изменяемые и неизменяемые песнопения Всенощного бдения и Литургии, кондаки, тропари и пр. Некоторые из партитур до недавнего времени не были известны, оставались в библиотеках храмов, в которых они регентовали. Так, в 2021 студентка Московской консерватории А. Павлова впервые опубликовала Причастный стих Заупокойной литургии Третьякова и некоторые другие забытые песнопения этих композиторов.
В последние десятилетия XX века начинается возрождение приходов и монастырей, снятие негласных запретов на участие светских певцов в богослужении, издаются грампластинки, кассеты и диски с церковными песнопениями. Во второй половине века критерием востребованности сочинений в церкви является органичное единство богослужебного канона и авторского стиля, которым характеризуется, например, творчество диакона Сергия Трубачева. Светильны, величания, стихиры, подобны, кондаки, богородичны — авторские сочинения и переложения знаменного, киевского и других распевов для различных хоровых составов: мужского и смешанного хора. Эти песнопения звучат повсеместно на богослужениях и уже стали обиходными.
К духовным жанрам обращаются в разные периоды своего творчества и композиторы в 1980–1990-е годы, причем не только в Москве и Ленинграде — Санкт-Петербурге, но и по всей стране. Яркий пример — духовные концерты сибирского композитора Аскольда Мурова (1928–1996). После празднования 1000-летия крещения Руси творческий потенциал музыкантов, избравших церковное служение, реализовывался в разных формах: регентование, пение в хоре, богослужебное чтение, преподавание в воскресных школах, гармонизация, аранжировка, переложения для конкретных церковных составов. Появилось огромное количество сочинений. Музыковед и регент С. Хватова подсчитала, что в постсоветское время на канонические богослужебные тексты было написано более 9 000 сочинений более 100 авторами.