13 августа 1917 года святитель Тихон был возведен на престол митрополитов Московских, великих святых Петра, Алексия, Ионы, Филиппа и Гермогена. А уже спустя два дня, 15 августа 1917 года, в самый день празднования Успения Пресвятой Богородицы, в Москве начал работу Поместный собор Русской Православной Церкви. Его председателем был избран митрополит Московский и Коломенский Тихон.
На Собор съехались 576 делегатов из всех епархий русской Православной Церкви. Здесь были все епархиальные архиереи, а также представители от каждой епархии: по двое мирян и двое священников (всего 277 священноцерковнослужителей и 299 мирян), представители духовных учебных заведений, государственных и общественных учреждений, военного духовенства, выборные от армии, от монастырей. Это был, несомненно, самый представительный и самый демократический из всех соборов в истории Русской Православной Церкви.
В приветственном слове, произнесенном 16 августа в храме Христа Спасителя, митрополит Тихон говорил, обращаясь к собравшимся делегатам Собора: «Ныне Родина наша находится в разрухе и опасности, почти на краю гибели. Как спасти ее — этот вопрос составляет предмет крепких дум. Многомиллионное население Русской Земли уповает, что Церковный Собор не останется безучастным к тому тяжелому положению, которое переживает наша Родина. Созерцая разрушающуюся на наших глазах храмину государственного нашего бытия, представляющую как бы поле, усеянное костями, я, по примеру древнего пророка, дерзаю вопросить: оживут ли кости сия?»
Одним из главных вопросов, которые должен был решить Собор, был вопрос о восстановлении патриаршества в России. (Этот вопрос активно обсуждался в Русской Церкви с начала XX века и особенно после трагических событий 1905 года; горячим сторонником восстановления патриаршества проявил себя и святитель Тихон, в то время епископ Алеутский и Северо-Американский.) Однако к обсуждению этого центрального вопроса Собор приступил не сразу, но лишь спустя почти месяц после открытия.
Между тем события, происходившие в России, приобретали все более трагический оборот.
Параллельно с работой Собора в Москве начались кровопролитные столкновения между сторонниками и противниками большевиков. 25 октября 1917 года в Петрограде произошел вооруженный переворот, власть перешла в руки большевиков. 26 октября городской голова Руднев сформировал в Москве Комитет общественной безопасности. К вечеру отряды юнкеров и офицеров сосредоточились около Кремля. 27 октября Москва была объявлена на военном положении. Началась стрельба вокруг Кремля и на Красной площади. К утру 28 октября юнкера захватили Кремль. Вечером того же дня отряды красногвардейцев и солдат, выступавших на стороне большевиков, блокировали центр города. В Москве начались уличные бои.
Именно в эти дни в столице и решался вопрос о восстановлении патриаршества. Затянувшиеся прения сторон были прерваны; в условиях вооруженного противостояния в Москве и во всей России решение надо было принимать немедленно. 28 октября — в разгар боев в Москве — Собор, наконец, принял историческое постановление о восстановлении патриаршества в России.
В воскресенье 29 октября митрополит Тихон должен был совершить богослужение в храме Христа Спасителя в Москве. Однако добраться до храма святитель не смог: на подступах к центру города развернулись ожесточенные бои.
31 октября, под грохот орудийной пальбы, состоялось голосование кандидатов на пост патриарха Московского и всея России. Было избрано трое кандидатов. Первым кандидатом признан был архиепископ Харьковский и Ахтырский Антоний (Храповицкий) (159 голосов), вторым — архиепископ Новгородский и Старорусский Арсений (Стадницкий) (199 голосов), третьим — митрополит Московский и Коломенский Тихон (162 голоса). Из этих трех кандидатов и надлежало выбрать единственного пастыря для всей Русской Православной Церкви.
Избирать патриарха должны были епископы. Однако они отказались от этого и решили доверить столь важное и поворотное для судеб России дело Божией воле, то есть жребию. 2 ноября делегация Собора отправилась в штаб военно-революционного комитета с просьбой прекратить стрельбу. (К тому времени артиллерийские орудия били прямой наводкой по Кремлю, в котором засели юнкера.) Большевики категорически отказали в просьбе, пообещав, правда, сохранить Кремль. На заседании Собора огласили решение: выбор патриарха будет совершен жребием после окончания уличных боев. К противоборствующим сторонам Собор обратился со следующими словами: «Священный Собор от лица всей нашей православной России умоляет победителей не допускать никаких актов мести, жестокой расправы и во всех случаях щадить жизнь побежденных. Во имя спасения Кремля и спасения дорогих всей России наших в нем святынь, разрушения и поругания которых русский народ никогда и никому не простит, Священный Собор умоляет не подвергать Кремль артиллерийскому обстрелу».