A. В. Луначарский назвал эту работу ВРК ошеломляющей.
Вечером 26 октября Н. И. Подвойский был на заседании 2-го Всероссийского съезда Советов. Съезд принял Декреты о мире, о земле, сформировал Советское правительство — Совет Народных Комиссаров. В составе СНК был образован Комитет по военным и морским делам.
Съезд закончил работу в шестом часу утра. А днем стало известно, что по приказу Керенского генерал Краснов бросил в наступление на Петроград дивизии донских и уссурийских казаков, около тысячи юнкеров, сотни солдат, бронепоезд. Красновцы уже заняли Гатчину, шел бой под Красным Селом. Возникла реальная угроза Петрограду. Вечером ЦК РСДРП(б), СНК и ВРК образовали комиссию во главе с В. И. Лениным для руководства обороной города.
B. А. Антонов-Овсеенко, назначенный командующим, а также К. А. Мехоношин, Н. В. Крыленко, В. И. Невский выехали в штаб округа, чтобы оттуда, используя его аппарат и каналы связи, руководить действиями революционных войск. Н. И. Подвойский, занятый отправкой на передовую революционных частей и Красной гвардии, время от времени звонил в штаб округа и справлялся о ходе боевых действий. Противоречивые ответы вызвали в нем беспокойство. Он выехал в штаб. Не спавший много суток Антонов-Овсеенко был до предела измотан. Подвойский понимал, что Антонову-Овсеенко надо дать отоспаться. Но красновцы уже под Петроградом. Выход один — немедленно сменить командующего. С разрешения В. И. Ленина Подвойский собрал работников ВРК и «Военки», объяснил обстановку.
— Кто возьмет на себя командование фронтом? — спросил он.
Все молчали. Никто из них фронтом не командовал и не знал, справится ли, сумеет ли в такой ответственный момент организовать действия революционных войск. Тогда Н. И. Подвойский заявил:
— Считаю партийным долгом принять командование на себя.
Н. В. Крыленко, К. А. Мехоношин, В. И. Невский и другие одобрили его решение. Н. И. Подвойский доложил об этом В. И. Ленину.
— Считайте, что вы утверждены ЦК командующим Петроградским военным округом и фронтом, — сказал Владимир Ильич. — Руководство Военной организацией и Военно-революционным комитетом с вас не снимается. Надо слить их работу, не теряя ни минуты, покончить с неразберихой, организовать четкие действия войск.
Н. И. Подвойский перенес штаб обороны в Смольный и, опираясь на поддержку ЦК, ВЦИК и СНК, энергично взялся за выполнение поставленной В. И. Лениным задачи.
Ночью 29 октября, в самое напряженное время организации обороны, в Петрограде вспыхнул мятеж юнкеров. Руководимые контрреволюционным «Комитетом спасения родины и революции», юнкера захватили телефонную станцию, телеграф, банк и другие учреждения. В. И. Ленин, Ф. Э. Дзержинский, Я. М. Свердлов, Н. И. Подвойский и другие работники ЦК, ВРК и Военной организации предприняли энергичные меры, чтобы за несколько ночных и утренних часов сформировать и вооружить отряды рабочих. Эти отряды под командованием активистов «Военки» к середине дня подавили мятеж, разоружили юнкеров, взяли под контроль все военные училища.
На следующий день красновцы нанесли удар по центру фронта — Пулковским высотам, но взять их не смогли. Фронт замер. Н. И. Подвойский, Н. В. Крыленко, К. А. Мехоношин пришли к выводу, что силы красновцев иссякли, и решили бросить резерв — шесть столичных полков.
31 октября пришла весть о начале контрнаступления революционных войск, о взятии ими Царского Села. Получив ее, Н. И. Подвойский без сил опустился на стул. Делегат 2-го Всероссийского съезда Советов Я. Р. Елькович, видевший Николая Ильича в те дни, писал: «Достаточно поглядеть на его посеревшее от безумной усталости лицо, на его покрасневшие от многих бессонных ночей глаза, чтобы понять: обычный предел человеческих сил, самой высокой человеческой выносливости уже пройден. Кажется, стоит только ему на минуту прислониться к стене, и он мгновенно уснет. Но нет, Великий Октябрь уже в процессе подготовки вооруженного восстания перечеркнул все обычные человеческие пределы».
С началом наступления напряженность работы Н. И. Подвойского по разгрому войск Керенского — Краснова несколько спала, и он взялся за упорядочение работы ВРК, ставшего после съезда Советов исполнительным органом ВЦИК и СНК. Он понимал, что, пока народные комиссариаты сформируются, преодолеют саботаж чиновников и наберут силы, Военно революционному комитету придется выполнять многие их функции. По просьбе Н. И. Подвойского ВЦИК пополнил ВРК опытными партийными работниками, такими, как В. А. Аванесов, Ф. И. Голощекин, Я. X. Петерс и другие. Секретариат ВРК возглавил видный деятель партии С. И. Гусев. Большую помощь ему оказывала Нина Августовна, чьей рукой записаны многие протоколы. В самом ВРК были сформированы штаб и восемь специализированных отделов.