1917年9月，布尔什维克在各大城市的苏维埃中都取得了绝对多数，布尔什维克的主张渐渐地被大多数群众所接受，列宁不失时机地提出组织武装起义的任务。克伦斯基得知布尔什维克的武装起义计划后，更加紧张地活动起来。他召开秘密会议，制定了一个防止起义和消灭布尔什维克党的计划。克伦斯基政府命令彼得堡的卫戍部队开赴前线，企图把革命武装消耗在第一次世界大战中。布尔什维克领导人托洛茨基亲自赶到卫戍区，说服他们留下。这时候，布尔什维克领导下的苏维埃已经建立了军事革命委员会，它向首都卫戍部队下达命令并得到了认可。这一事件标志着苏维埃开始接掌政权。克伦斯基下令逮捕列宁，派临时政府唯一可用的力量士官生占领彼得堡最重要的据点，封闭布尔什维克党的机关报《工人之路》，密令彼得堡卫戍部队司令派兵进攻革命军事委员会所在地斯莫尔尼宫。一时间，彼得堡全城阴云密布，街头岗哨林立，巡逻队横行。
列宁审时度势，做出了提前起义的英明决策。11月6日，列宁秘密来到起义总指挥部斯莫尔尼宫，亲自领导武装起义。在他的指挥下，一队队工人赤卫队和革命士兵迅速占领了彼得堡的各个战略要地。7日凌晨，起义部队占领了邮政总局，攻占了波罗的海火车站和尼古拉耶夫斯基火车站，接着关闭了政府大楼的照明电路，电话局切断了临时政府和司令部的大部分电话。6时左右，赤卫队员、士兵和水兵们已经占领了皇宫大桥。除了宫廷广场和伊萨基耶夫斯卡广场地区，其他地区几乎都掌握在起义者的手里。克伦斯基见势不妙，就向部长们撒谎说，他“决定亲自去迎接开来的增援部队”。
随后，他坐上美国大使馆的小汽车逃跑了。
11月7日（俄历10月25日）下午5时左右，2万多名革命士兵和赤卫队员、9辆军车包围了冬宫。
革命军事委员会向临时政府发出最后通牒，命令它于6时20分缴械投降，遭到拒绝后，列宁立刻发布命令：“占领冬宫！”
当时，守卫冬宫的是忠于临时政府的2000多名士官生，他们凭借着机枪和小型火炮以及坚固的堡垒，封锁住了起义队伍的进攻路线。9时40分，停泊在涅瓦河上的“阿芙乐尔”号巡洋舰奉命向冬宫开炮，这艘舰的舰长和舰上的官兵都听从苏维埃军事委员会的指挥。赤卫队员和革命士兵们在雷鸣般的“乌拉”声中越过街垒，迅猛地冲进冬宫，在冬宫的楼梯间里和楼梯上，同士官生展开了激烈的白刃战。到8日凌晨1时50分，冬宫里的反动武装全部被肃清，临时政府的成员除了克伦斯基逃跑外，全部被逮捕。
就在攻打冬宫的隆隆炮声中，全俄罗斯第二次苏维埃代表大会在斯莫尔尼宫开幕，大会首先通过了列宁起草的《告工人、士兵和农民书》，宣告各地全部政权一律归转苏维埃。最后，代表大会选举成立了世界上第一个工农兵苏维埃政府——人民委员会，列宁当选为人民委员会主席。11月9日清晨，大会胜利闭幕，它宣告世界上第一个无产阶级专政国家成立了。