В феврале 1917 года недовольство рабочих столицы ухудшившимися условиями жизни, перебоями с хлебом и продолжающейся войной вылилось в массовые забастовки и уличные демонстрации. 25 февраля забастовки переросли во всеобщую политическую стачку. Начались столкновения с войсками, толпа громила полицейские участки. 27 февраля восстали солдаты Волынского полка. К вечеру на стороне восставших было уже более 66 тысяч солдат гарнизона. В этот же день в ответ на указ императора о роспуске Думы большая часть депутатов образовала Временный комитет. Правительство уже утратило контроль над большей частью города. Временный комитет взял власть в Петрограде в свои руки. Попытка Николая II послать карательную экспедицию провалилась. Большинство командующих фронтами высказалось за отречение императора. Царский поезд, шедший из Ставки главнокомандующего, был задержан в Пскове железнодорожниками.
Еще 27 февраля в столице начались выборы в Петроградский совет рабочих и солдатских депутатов. Во главе Совета стояли, в основном, меньшевики. Совет пользовался поддержкой гарнизона, но на самостоятельную власть в стране не претендовал. 2 марта 1917 года по соглашению Временного комитета Государственной думы и Петросовета было создано Временное правительство, образованное из представителей Прогрессивного блока с участием трудовика А.Ф. Керенского, занимавшего пост товарища (заместителя) председателя Петросовета. В этот же день Николай II подписал Манифест об отречении от престола в пользу брата, великого князя Михаила Александровича. Но тот отказался от власти в пользу будущего Учредительного собрания.
Вся страна признала власть Временного правительства, выполнявшего до созыва Учредительного собрания функции исполнительной и отчасти законодательной власти, а также верховного управления. Но положение этого правительства не было прочным. В столице реальным влиянием пользовался также Петросовет, от поддержки которого зависела реализация распоряжений правительства. Прибывший 3 апреля из эмиграции В.И. Ленин провозгласил курс на захват власти советами.
Уже в конце апреля солдаты и рабочие Петрограда начали массовые демонстрации. Поводом послужило заявление Временного правительства о сохранении верности союзникам и, следовательно, продолжении войны. В результате этих демонстраций возник правительственный кризис: военный министр А.И. Гучков и министр иностранных дел П.Н. Милюков покинули свои посты, причем пост военного министра занял А.Ф. Керенский. Кризис повлек за собой усиление позиций левых сил во Временном правительстве.
По всей России началась демократизация местных органов власти. На фронте происходила массовая замена командования. Эти стихийные преобразования в сочетании со слабостью центральной власти приводили к развалу страны. Начавшееся 18 июня наступление русской армии после первых успехов перешло в позорное бегство перед численно гораздо более слабым противником. Армия не хотела воевать. Провал наступления вызвал очередной политический кризис, приведший к преобладанию в новом составе Временного правительства социалистов - эсеров и меньшевиков. Главой правительства стал А.Ф. Керенский. Но это не остановило развития кризиса. Крестьяне не хотели ждать до Учредительного собрания решения вопроса о земле. Пролетариат требовал контроля за фабриками и заводами, а рабочие организации на предприятиях отказывались нести какую-либо ответственность за производство. Большевики рвались к власти.
4-5 июля анархисты при поддержке большевиков попытались воспользоваться массовыми антиправительственными демонстрациями и силой захватить власть. Сорвать эту попытку удалось только ценой расстрела демонстрантов. Некоторые участники беспорядков, в том числе и ряд большевистских лидеров, оказались под арестом, а В.И. Ленин, отказавшийся предстать перед судом, ушел в подполье. Но большевики открыто продолжали свою деятельность по разложению армии и захвату влияния в советах. Недовольство народных масс половинчатой политикой правительства нарастало. Усилились сепаратистские настроения на окраинах бывшей империи. На Украине Центральная рада потребовала автономии и открыто готовилась к провозглашению независимости.
К августу 1917 года стало ясно, что Временное правительство не в состоянии спасти страну. Оно не могло ни добиться укрепления дисциплины на фронте, ни пресечь захват реальной власти комитетами в армии и советами на местах, ни бороться с нарастающим экономическим кризисом. Попытку остановить развал предпринял главнокомандующий армией Л.Г. Корнилов. Во время совещаний с А.Ф. Керенским они договорились о вызове в Петроград надежных войск и создании правительства, способного вести войну и навести порядок в тылу. Но когда план начал осуществляться, Керенский объявил Корнилова мятежником. Поход войск на столицу был сорван, а Корнилов арестован. Левые обвиняли правительство в сговоре с мятежниками, правые - в предательстве национальных интересов, а Временное правительство теряло остатки доверия. Воспользовавшиеся ситуацией большевики стали открыто вооружать Красную гвардию.
Ни провозглашение в сентябре 1917 года России республикой, ни создание Совета республики (Предпарламента), ни принятие А.Ф. Керенским на себя обязанностей главнокомандующего не могли ослабить кризис власти. Большевики получили ключевые посты в советах и начали открыто готовиться к государственному перевороту. А значительная часть офицерства, не желая поддерживать ненавистного им (особенно после ареста Корнилова) Керенского, предпочитала занимать нейтральную позицию. У Временного правительства почти не оставалось защитников. Между тем большевики, опираясь на большинство в Петроградском и Московском советах, взяли курс на насильственный захват власти. 10 октября 1917 года Центральный комитет партии большевиков принял решение о подготовке к вооруженному восстанию.