בעקבות הפרעות ביהודי דרום רוסיה בשנים 1882-1881 ('הסופות בנגב'), הוקמו ברחבי רוסיה עשרות אגודות של חובבי ציון, אשר הטיפו לעליה לארץ ישראל. ב-21 בינואר 1882 נוסדה בחרקוב קבוצת ביל"ו על ידי סטודנטים יהודים מאוניברסיטת חרקוב, אשר היו רחוקים עד אז מעניני יהדות ודגלו ברעיונות סוציאליסטיים. הפרעות גרמו להם להתפקח מהאשליות בנוגע להשתלבותם של היהודים ברוסיה ולראות בעליה לארץ ישראל את הפתרון לבעיתם של היהודים. בתחילה נקראה הקבוצה 'דאבי"ו' - ראשי תיבות של הפסוק 'דבר אל בני ישראל ויסעו' (שמות, ט"ו, ט"ו). כעבור זמן קצר בחרו החברים בשם אחר, המבטא את ההגשמה העצמית - 'ביל"ו' - ראשי תיבות של 'בית יעקב לכו ונלכה' (ישעיהו, ב', ה'). בתחילה מנתה ביל"ו כ-50  חברים, ראש הדוברים שלה היה ישראל בלקינד, אשר הקדיש את זמנו לניהול תעמולה בחרקוב וסביבתה בעד הגירה לארץ ישראל. במהרה הקימה האגודה מרכז בחרקוב וסניפים בערים נוספות ומספר חבריה גדל ל-500, בהם סטודנטים ומשכילים רבים.

בתקנון שחיברו חברי האגודה פורטו מטרותיה המוצהרות, בהן: 'תחיה מדינית, כלכלית ולאומית-רוחנית של העם העברי בסוריה ובארץ ישראל', תחיית הלשון העברית כשפה מדוברת והגשמה עצמית. בתקנות באו לידי ביטוי רעיונות סוציאליסטיים של שיתוף ושיוויון. חברי ביל"ו שאפו לעלות לארץ ישראל ולהקים בה מושבה חקלאית על יסודות שיתופיים ועל בסיס עבודה גופנית - ובכך להשפיע על אופיה של העליה היהודית לארץ ישראל. מושבה זאת אמורה היתה להתנהל כמרכז של האגודה, שבו ישרתו החברים מספר שנים שלאחריהן יוכלו לפנות להתיישבות עצמית.

כעבור זמן קצר עבר מרכז הקבוצה מחרקוב לאודסה, מקום הפלגתן של הספינות מרוסיה לארץ ישראל. מתחילת פעילותה הסתמנו בביל"ו שתי גישות: האחת דגלה בפעולה מעשית מיידית בארץ ישראל, האחרת ביקשה לפעול תחילה בדרכים מדיניות ולהשיג אישור מהשלטונות התורכיים לפעילות ההתישבותית. הוחלט לנקוט בדרך של פשרה בין שתי הגישות, אולם בפועל  נמשך המאבק בין הגישות ופגע בפעילותה של ביל"ו בארץ ישראל.

נציגים של ביל"ו נשלחו לקושטא, הקימו שם משרד ובעזרת מתווכים, כגון לורנס אוליפנט, ניסו להשיג אישור מהסולטן להקלה במגבלות על העליה לארץ ישראל ורכישת קרקעות בידי יהודים. הפעילות המדינית נכשלה ולכן הוחלט להתחיל בפעילות מעשית גם ללא רשיונות והקלות מצד התורכים. 

ב-6 ביולי 1882 הגיעה לנמל יפו קבוצה ראשונה מחברי ביל"ו. הקבוצה ,בראשותו של ישראל בלקינד, מנתה ארבעה עשר חברים, בהם חברה אחת. אירוע זה מסמל את תחילתה של העליה הראשונה. בתחילה התקבלו העולים לעבודה במקווה ישראל, שכרו בית בפרדסים שבין יפו למקווה ישראל וניהלו חיי קומונה. קליטתם הייתה קשה בשל חוסר נסיונם בעבודה פיסית. היחס אליהם במקווה ישראל היה גרוע, שכרם היה נמוך ולא כולם עבדו בקביעות. כעבור זמן קצר הצטרפו אליהם ששה חברים חדשים, ועם אלה שהגיעו בהמשך הגיע מספרם של חברי ביל"ו שעלו לארץ  ליותר מחמישים.

תנאי החיים הקשים, היחס העויין במקווה ישראל, והכשלונות בקושטא הירבו את החיכוכים בין הביל"ויים, אשר התגברו כשהתברר שתקוותם להתיישב בארץ הולכת ומתרחקת. קרל נטר, שביקר באותם ימים במקווה ישראל, התייחס אליהם באהדה. בזכות התערבותו השתפר היחס אליהם במקווה ישראל והם קיבלו הצעה מהברון רוטשילד לעבוד בראשון לציון ולהתיישב שם מאוחר יותר. כעבור זמן קצר נפטר נטר והם איבדו את הפטרון שלהם. יחיאל מיכל פינס התגייס לטובתם ובסיועו עברו חלק מהם לירושלים והתארגנו שם כקבוצה של בעלי מלאכה שכונתה 'שה"ו' - ראשי תיבות של 'שיבת החרש והמסגר' (מלאכים ב' כ"ד, ט"ז). חברי הקבוצה הקימו בירושלים בית מלאכה לנגרות ולעיצוב חפצי נוי מעץ זית והצליחו למכור את  תוצרתם, אבל  ההכנסות היו  מעטות והקבוצה התפזרה כעבור כשנתיים.

בנובמבר 1882 עברו חלק מהביל"ויים ממקווה ישראל אל ראשון לציון, שם עבדו כשכירי יום, ואף קיבלו חלקת קרקע לעיבוד עצמי. מצבם הכלכלי היה קשה, בשל השכר הנמוך והיבולים הדלים, וחלקם חזרו למקווה ישראל. שאיפתם לרכוש ולעבד נחלה משלהם לא התגשמה ובקשותיהם לסיוע מתנועת חובבי ציון ברוסיה לא נענו. בינתיים גם אגודת ביל"ו ברוסיה הלכה והתפוררה ונותרו בה כמה עשרות חברים בלבד. הביל"ויים פנו לברון רוטשילד בבקשת סיוע וצירפו נוסח של התקנות שלהם. התקנות נראו לברון מהפכניות והוא הורה לפטרם ממקווה ישראל. בחפשם עבודה אחרת, התפזרו הביל"ויים במושבות ובמקומות מרוחקים, חלקם עזבו את הארץ והיגרו לאמריקה. פינס המשיך לפעול למענם במסירות ובכסף שלווה רכש 3,300 דונם מקרקעות הכפר הערבי קטרה. הקרקעות נמכרו לאגודות של חובבי ציון ברוסיה, בתנאי שחלקן יתרם לביל"ויים. בדצמבר 1884 התיישבו באדמות אלו תשעה מחברי הביל"ויים והקימו את המושבה גדרה. במשך כמה שנים ניהלו הביל"ויים בגדרה חיי שיתוף, אולם בשל טענות החברים כי המסגרת השיתופית פוגעת במוסר העבודה, חולקו הנכסים ביניהם ובוטל המטבח המשותף. קשיי הקליטה, המצוקה הכלכלית והיחס העוין מצד החוגים השולטים הישוב, גרמו לביל"ויים להתאים עצמם למציאות הקיימת בארץ ישראל. הם איבדו את יחודם, וגדרה היתה למושבה כיתר המושבות. 

אגודת ביל"ו היתה קבוצת החלוץ הראשונה בתנועת חיבת ציון אשר הראתה את הדרך להגשמה ציונית באמצעות עליה ופעולה אישית.  הם לא הצליחו להגשים את שאיפותיהם ותרומתם המעשית להתישבות היתה מעטה, עם זאת, הם היו חלוצים בתחום הרעיוני, הם היו מבשרי רעיון ההתישבות השיתופית-קואופרטיבית והם לחמו למען השפה העברית והחינוך העברי.