24 февраля (9 марта) в стачках учавствовали рабочие 224 предприятий Петрограда, число стачечников возросло до 214 тыс. чел. 25 февраля (10 марта) началась всеобщая политическая стачка, парализовавшая жизнь города. Вечером 25 февраля генерал Хабалов получил приказ царя о немедленном прекращении беспорядков в столице. В Петроград были вызваны дополнительные части, и 26 февраля (11 марта) в ряде районов города произошли кровавые столкновения с полицией и войсками. В тот же день на Знаменской площади была расстреляна крупная демонстрация рабочих; полиция произвела массовые аресты в различных общественных организациях и политических партиях. В ночь на 26 февраля были арестованы секретарь Петербургского комитета РСДРП А. К. Скороходов и член Петербургского комитета А. Н. Винокуров и Э. К. Эйзеншмидт. По поручению Русского бюро ЦК функции Петербургского комитета временно исполнял Выборгский районный комитет. Пролетариат усилил борьбу за солдатские массы. В листовке «Братья солдаты!» большевики призвали их поддержать рабочих, крепить «братский союз армии с народом». Вечером 26 февраля восстала 4-я рота запасного батальона Павловского гвардейского полка, открыв огонь по полицейским, расстреливавшим рабочих. Начался переход армии на сторону революции.
Председатель Думы М. В. Родзянко телеграфировал царю: «Положение серьезное. В столице анархия. Правительство парализовано...». В условиях уже фактически начавшейся революции буржуазия продолжала торг с царём и стремилась вырвать у него согласие на «министерство доверия». Но царь дал распоряжение о перерыве в работе Думы с 26 февраля 1917.
27 февраля (12 марта) всеобщая политическая стачка переросла в вооруженное восстание, революционные действия рабочих сомкнулись с движением солдатских масс. Первыми в этот день восстали солдаты учебной команды Волынского полка, затем солдаты Преображенского и Литовского полков. Утром 27 февраля к восстанию присоединились свыше 10 тыс. солдат, днём – свыше 25 тыс., к вечеру – около 67 тыс., а на исходе следующего дня – 127 тыс. Солдаты Петроградского гарнизона вставали под знамя революции. Совместными усилиями вооруженные рабочие и солдаты 27 февраля почти полностью овладели Петроградом. В их руки перешли мосты, вокзалы, Главный арсенал, телеграф, Главный почтамт, важнейшие правительственные учреждения. Были разгромлены полицейские участки и захвачены тюрьмы, выпущены политические заключённые, начались аресты царских министров. Генерал Хабалов с незначительным числом войск попытался укрепиться в здании Адмиралтейства, но 28 февраля (13 марта) вынужден был капитулировать. Пали последние бастионы царизма: Петропавловская крепость, Зимний дворец. Попытка царя организовать карательную экспедицию во главе с генералом Н. И. Ивановым потерпела крах. Министры последнего царского правительства были арестованы и вскоре заключены в Петропавловскую крепость. Революция победила в столице.
27 февраля большевики выпустили Манифест ЦК РСДРП, который призвал к созданию Временного революционного правительства, установлению демократической республики, введению 8-часового рабочего дня, конфискации помещичьих земель, немедленному прекращению империалистической войны. В ходе революционных событий пролетариат Петрограда приступил к созданию Советов рабочих депутатов. На предприятиях города выборы в Совет начались 24 – 25 февраля «... В феврале 1917 года, – писал Ленин, – массы создали Советы, раньше даже, чем какая бы то ни было партия успела провозгласить этот лозунг. Само глубокое народное творчество, прошедшее через горький опыт 1905 года, умудренное им, – вот кто создал эту форму пролетарской власти» (Полн. собр. соч., 5 изд., т. 36, с. 6). Большевики стремились возглавить движение за создание Советов. 27 февраля Выборгский районный комитет организовал инициативную группу по выборам в Советы рабочих депутатов, которая обратилась к рабочим и солдатам с прокламацией: «Настал желанный час. Народ берет власть в свои руки... Прежде всего выбирайте депутатов, пусть они свяжутся между собой. Пусть под защитой войска создастся Совет депутатов» («Революционное движение в России после свержения самодержавия. Документы и материалы», 1957, с. 5).
Вечером 27 февраля в Таврическом дворце состоялось первое заседание Петроградского совета рабочих и солдатских депутатов . Выполняя волю революционного народа, Совет первыми актами проявил себя, как боевой орган революционно-демократической диктатуры пролетариата и крестьянства, как «рабочее правительство» (см. В. И. Ленин, Полн. собр. соч., 5 изд., т. 31, с. 18), хотя ещё неофициальное и неразвитое. Совет пользовался безоговорочной поддержкой восставших рабочих и солдат, реальная власть находилась в его руках. Он приступил к созданию рабочей милиции и формированию районных органов народной власти, издал Приказ № 1, закрепивший революционные завоевания солдатских масс. Но революционную деятельность Совета тормозили меньшевики и эсеры.
Революция подняла к активной политической деятельности громадные мелкобуржуазные массы. Это придало размах революции, но в то же время способствовало распространению мелкобуржуазных настроений и иллюзий. Поднявшись на гребне гигантской мелкобуржуазной волны, меньшевики и эсеры сумели взять руководство в Совете в свои руки, направить его деятельность по пути соглашения и подчинения либеральной буржуазии. В ночь на 28 февраля официально было объявлено о создании Временного комитета Государственной думы 1917 , который пытался взять власть в свои руки, остановить развитие революции и спасти монархию. 2(15) марта комитет направил в Ставку своих представителей А. И. Гучкова и В. В. Шульгина. В результате переговоров царь Николай II отрекся 2 марта от престола и за себя, и за малолетнего сына Алексея в пользу младшего брата Михаила Александровича, но последний 3(16) марта тоже отказался от престола. 1(14) марта Исполком Петроградского совета вопреки протесту большевиков решил предоставить Временному комитету право сформировать правительство. 2 марта Пленум Совета одобрил это решение Исполкома. В тот же день было образовано буржуазное Временное правительство во главе с князем Г. Е. Львовым. Образовалось двоевластие , выражавшее переходный момент в развитии революции, «... когда она зашла дальше обычной буржуазно-демократической революции, но не дошла еще до „чистой» диктатуры пролетариата и крестьянства» (там же, с. 155).