Вооруженное восстание в Москве началось 25 октября (7 ноября). Пробольшевистски настроенные солдаты заняли почту и телеграф.
25 октября на заседании Городской думы был создан Комитет общественной безопасности, который должен был противостоять большевикам.
ВРК приказал 26 октября всем районным большевистским организациям создать революционные комитеты на местах, а также выдать людям оружие и занять наиболее важные пункты в городе. В Замоскворечье, Сокольниках, Хамовниках, на Пресне и в других районах Москвы были созданы революционные комитеты.
Охрана Московского Совета, ВРК и Московского комитета партии большевиков была возложена на «двинцев» — солдат-фронтовиков (860) человек, арестованных в Двинске за антивоенное выступление и затем переведенных в Бутырскую тюрьму в Москве. 593 освобожденных по настоянию большевиков человек были готовы к участию в вооруженном восстании.
К утру 26 октября отряды революционно настроенных солдат заняли ряд государственных учреждений и редакций газет. В Кремле находился восставший большевистский 56 полк.
Командующий Московским военным округом полковник Рябцев, в задачи которого входило подавление восстания, не имел достаточно сил для противодействия. Рябцев надеялся выиграть время, пока подойдут вызванные им с фронта войска, с этой целью он предложил ВРК открыть переговоры.
Полковник Рябцев обещал не препятствовать вооружению рабочих и отвести юнкеров от Кремля.
27 октября (9 ноября) было получено известие о наступлении Керенского — Краснова на Петроград.
Рябцев объявил Москву на осадном положении, потребовал ликвидации ВРК, вывода солдат 56 полка из Кремля, возвращения оружия в арсенал. Штаб Московского военного округа опирался на офицерство гарнизона, на школы прапорщиков, кадетские корпуса, Алексеевское и Александровское военные училища.
В 22 часа 27 октября на Красной площади произошел бой между «двинцами», которые двигались из Замоскворечья к Московскому Совету, и юнкерами. Отряд «двинцев» понес серьезные потери, но все же пробился к зданию Московского Совета.
28 октября юнкера захватили Кремль.
ВРК отверг ультиматум Рябцева и призвал массы к решительным действиям.
28 октября в Москве началась всеобщая забастовка. Рабочие вооружались в штабах Красной гвардии. 40 тысяч винтовок было взято в вагонах, стоявших на запасных путях Казанской железной дороги. ВРК железнодорожников установили контроль над вокзалами и тем самым предотвратили возможность прибытия войск, направленных Ставкой в распоряжение Рябцева.
29 октября пробольшевистские отряды рабочих и солдат овладели вновь почтой и телеграфом, взяли штурмом здание Градоначальства на Тверском бульваре.
Бои шли на Сухаревской площади, на Остоженке и Пречистенке, на Садовой, у Никитских ворот. Осаду Алексеевского военного училища вели рабочие Басманного, Рогожского и Благуше-Лефортовского районов.
Решающее сражение в Москве разгорелось 1 и 2 (14 и 15) ноября 1917 года. Большевистские отряды пробивались к Кремлю.
2 ноября было завершено окружение Кремля.
В 17 часов 2 ноября защитники Кремля сдались. По условиям капитуляции Комитет общественной безопасности прекращал свое существование, юнкера разоружались.
В ночь на 3 (16 ноября) большевики заняли Кремль. Вооруженное восстание в Москве оказалось кровавым.
Участник событий Стуков вспоминал, какие чувства испытывали они с Бухариным, когда приехали в Петроград доложить о своей победе: «Когда я начал говорить о количестве жертв, у меня в горле что-то поперхнулось, и я остановился. Смотрю, Николай Иванович бросается к какому-то бородатому рабочему на грудь, и они начинают всхлипывать, несколько человек начинают плакать».
В возможности штурма цитадели власти первому коменданту советского Кремля пришлось убедиться очень быстро. «С пропусками дело понемного налаживалось, — вспоминал Павел Мальков. — Однако весь пропускной режим был бы ни к чему, если бы можно было проникнуть в Кремль, минуя охрану. Вновь и вновь обходил я Кремль, лазил по кремлевским стенам, присматриваясь и изучая, как лучше расставить посты, чтобы исключить такую возможность. Оказалось, что если со стороны Красной площади, Москвы-реки и Александровского сада стены были достаточно высоки, то возле Спасской и Никольской башен они возвышались всего на несколько метров, и влезть там на стену не представляло большого труда, в особенности если бы со стены кто-нибудь помог. Насколько это практически было несложно, я убедился самым неожиданным образом.