Giacomo Balla continua a inviare le sue opere alle Esposizioni della Società Amatori e Cultori (1906, 1907, 1908, 1909, 1910) e ad altre rassegne di livello internazionale (XI Internationalen Kunstausstellung, Monaco 1905; V Exposition Internacional des Bellas Artes, Barcellona 1907; Salon d’Automne, Parigi 1909; Russia 1909-1910; Esposizione Internazionale di Belle Arti, Buenos Aires 1910).
L’11 febbraio 1910 sottoscrive, su invito degli allievi Boccioni e Severini, il Manifesto dei pittori futuristi insieme a Carrà e Russolo; l’11 aprile sottoscrive La pittura futurista. Manifesto tecnico. Contemporaneamente dipinge Salutando, un esercizio di virtuosità tecnica che preannuncia il vorticismo futurista. Nel 1911 invia i due ritratti del Sindaco Nathan e di Cahn Speyer alla Mostra Internazionale di Belle Arti per celebrare il primo cinquantenario dell’Unità Nazionale d’Italia (Roma, Galleria Nazionale); con Alessandro Marcucci e Giovanni Cena si interessa alla campagna di alfabetizzazione dei contadini delle terre romane. Partecipa alla mostra dell’Agro Romano, volta a sensibilizzare l’opinione pubblica verso le misere condizioni di vita dei contadini: nella capanna disegnata da Duilio Cambellotti, espone opere dedicate ai contadini dell’Agro Romano e vedute di Villa Borghese vigilate dal ritratto di Leone Tolstoj.
Nel luglio e poi nel novembre del 1912 soggiorna a Dusseldorf ospite dei coniugi Lowenstein (suonatore di violino e avvocato lui, allieva e pittrice lei) per decorare lo studio e dare lezioni alla Signora. Visita a Colonia la IV Sonderbundausstellung dove apprende le nuove tendenze della pittura espressionista. Nascono i quadri Guinzaglio in moto, Bambina moltiplicato balcone, I ritmi dell’archetto. Sviluppa un particolare interesse per la rifrazione della luce, le “gradazioni cromatiche” e realizza una ricerca sull’iride su fogli di taccuino (le cosiddette Compenetrazioni iridescenti). Studia la velocità delle auto e il volo dei rondoni: sono i capolavori dedicati alla velocità astratta e alle successioni dinamiche. Nel gennaio del 1913 è a Milano ospite dalla mamma di Boccioni: è fotografato anche con il giovane artista mentre lavora alla scultura Forme uniche nella continuità dello spazio. Inizia ad esporre nella mostre futuriste i tre quadri dedicati al movimento Guinzaglio in moto, Bambina moltiplicato balcone e I ritmi dell’archetto: contemporaneamente con la mostra personale alla Galleria Giosi in via del Babuino mette all’asta le opere divisionista e scrive BALLA è MORTO. Nel novembre, alla Galleria Gonnelli di Firenze, espone le prime quattro opere sulle velocità meccaniche e partecipa alla serata futurista al Teatro Verdi; nel dicembre, a Roma con Boccioni, partecipa alla serata futurista alla Sala Pichetti e poi visita, alla Galleria Sprovieri, la mostra sulla scultura futurista dell’amico.
Nel 1914 espone un opera, non identificata e dal titolo Ricerche sulla vibrazione della luce, alla mostra romana degli Amatori e Cultori. Espone e partecipa ai dibattiti culturali presso la Galleria Futurista Sprovieri sia a Napoli che a Roma. Con 10 opere dedicate alla velocità meccanica è presente alla Dorè Galleries di Londra dove riesce a vendere l’opera Spessori di atmosfera (ubicazione ignota). Nel giugno osserva con il suo cannocchiale il passaggio del pianeta Mercurio davanti al sole: ne nasce la serie pittorica con questo tema. A settembre iniziano le dimostrazioni per l’intervento in guerra da parte dell’Italia: Marinetti pubblica nella versione italiana il manifesto di Balla Il vestito antineutrale e inizia la ricerca sui “complessi plastici”. Il 30 ottobre nasce la secondogenita Elica al Policlinico romano.
Il 18 febbraio 1915, in occasione della riapertura della Camera dei Deputati, Balla vien arrestato durante una manifestazione interventista davanti a Montecitorio a Roma, insieme a Marinetti, Jannelli, Cangiullo e Auro d’Alba. L’11 marzo si firma Astrattista Futurista (con Depero) in calce al manifesto Ricostruzione futurista dell’Universo dove pubblica sei Complessi plastici e le indicazioni per come realizzarli. L’11 aprile , durante la terza dimostrazione interventista, Balla è arrestato per la seconda volta, insieme a Mussolini, Marinetti e Settimelli. Dipinge la serie delle Dimostrazioni Interventiste e i ciclo degli “sbandieramenti” che saranno esposti a fine anno alla Sala d’Arte Angelelli di Roma nella mostra Fu Balla – Balla Futurista. Invia 9 opere alla Panama Pacific International Exsposition di San Francisco.
Il 17 agosto 1916 muore l’amico-allievo Umberto Boccioni: l’opera Pugno di Boccioni, realizzata da Balla come reazione impetuosa ed emotiva alla notizia, “è una sagoma grafica sintetica in cui raffigura il pittore mentre scaglia un pugno contro il passatismo”; verrà poi utilizzata da Filippo Tommaso Marinetti per la carta da lettere ufficiale della Direzione del movimento futurista.