В условиях предстоящих уличных боев крепость могла сыграть большую роль. Прочность ее стен, положение напротив Зимнего дворца, в котором находилось Временное правительство, возможность контроля с крепостных стен за мостами через Неву — все это могло иметь немалое значение для успеха вооруженного восстания. Кроме того, в крепостном арсенале хранилось большое количество оружия.
В письме ЦК РСДРП(б) «Марксизм и восстание», написанном 13―14 сентября 1917 года, В. И. Ленин указывал на необходимость занять Петропавловскую крепость.
Временное правительство также пыталось использовать крепость в своих целях. Но когда комендант крепости полковник Васильев получил приказ выдать оружие из крепостного арсенала для частей, которые Временное правительство считало надежными (в частности, 10 тысяч винтовок было приказано отправить в Новочеркасск для вооружения контрреволюционного донского казачества), рабочие Кронверкского арсенала сообщили об этом в Военно-революционный комитет. 20 октября в арсенал направили комиссара М. К. Тер-Арутюнянца. Выдача оружия контрреволюционерам была предотвращена, его стали получать отряды Красной гвардии.
23 октября Военно-революционный комитет назначил комиссаром Петропавловской крепости Г. И. Благонравова. Установив связь с руководителем большевистской ячейки солдатом Павловым и проведя заседание ячейки, Благонравов предложил немедленно созвать митинг. Он состоялся в казармах местной команды. Помещение было переполнено. Митинг принял большевистскую резолюцию: «За власть Советов! За свержение Временного правительства!» Участники митинга заявили, что они будут выполнять приказания только Военно-революционного комитета.
Утром 24 октября, в канун решающих событий Октябрьского восстания, ВРК прислал комиссару и гарнизонному комитету Петропавловской крепости предписание привести крепость в полную боевую готовность. Тотчас же были намечены пункты, где должны быть выставлены пулеметы, заставы, караулы. Используя арсенал, решили усилить вооружение гарнизона, а также охрану подступов к крепости. На крепостной стене установили пулеметы для обстрела Троицкого (ныне Кировского) моста, набережных и особняка Кшесинской, занятого «ударниками» Керенского; вышку здания Народного дома (бывш. кинотеатр «Великан») также заняли пулеметчики и взяли под прицел северные подступы к крепости и арсеналу. В крепость прислали отряд преданных революции матросов с «Авроры».
Комендант крепости полковник Васильев был подвергнут домашнему аресту, так как оказалось, что он держит телефонную связь со штабом Керенского и ожидает прибытия казачьих частей. В квартирах коменданта и офицеров были сняты телефоны.
В крепости царило оживление: приходили за оружием рабочие отряды, представители воинских частей через крепостные телефоны поддерживали связь со Смольным.
Энергичные действия революционно настроенных частей, особенно батальона пулеметчиков, оказывали воздействие на колеблющихся солдат самокатного батальона. После митинга в цирке «Модерн» (деревянное здание цирка позже сгорело, а находилось оно вблизи особняка Кшесинской) большинство высказалось за поддержку лозунга «Вся власть Советам!». Гарнизон крепости перешел на сторону большевиков.
24 октября 1917 года на заседании ЦК РСДРП(б) было предложено устроить в Петропавловской крепости запасной штаб восстания. Решили также снабдить всех членов ЦК пропусками в крепость и поручить Я. М. Свердлову поддерживать с нею постоянную связь.
К утру 25 октября весь город находился в руках восставших.
Во второй половине дня 25 октября ВРК созвал в крепости совещание полевого штаба. На нем обсуждался план захвата Зимнего дворца. Было решено начать штурм не позднее 9 часов вечера по условному световому сигналу, который поступит из Петропавловской крепости.
Сразу же после этого с крейсера «Аврора», стоявшего тогда за Николаевским мостом (ныне мост Лейтенанта Шмидта), должны были дать холостой выстрел — сигнал к началу общего штурма Зимнего дворца. Это решение связной ВРК передал комиссару «Авроры» А. В. Белышеву.
Во избежание кровопролития члены Военно-революционного комитета Н. И. Подвойский и В. А. Антонов-Овсеенко с участием Г. И. Благонравова составили в крепости текст ультиматума Временному правительству с требованием капитуляции. Его взялись передать солдаты самокатного батальона В. Фролов и А. Галанин. Временному правительству давалось на размышление 20 минут. Ответа на ультиматум не последовало.
Между тем на Дворцовой площади стихийно началась перестрелка. Услышав ее, комиссар крепости Благонравов приказал подать условный сигнал.