Толчком к революции послужил транспортный кризис, который привел к перебоям поставок хлеба в Петроград. Это, в свою очередь, повлекло за собой стихийные демонстрации рабочих в столице, которые начались 23 февраля (по новому стилю – 8 марта) 1917 г., обусловленные нехваткой хлеба, ростом цен и спекуляцией продовольствием на черном рынке. Начавшись утром требованиями «Хлеба!», уже вечером они проходили под лозунгами «Долой войну!» и «Долой самодержавие!», т.е. манифестации приняли политический характер. В отечественной историографии этот день считается началом Второй русской революции.
На следующий день к рабочим стали присоединяться и другие слои городского населения. 25 февраля выступления переросли во всеобщую политическую стачку, немалую роль в организации которой сыграли социалистические партии. По приказу находившегося в Ставке войск в Могилеве Николая II полиция и военные офицеры попытались прекратить беспорядки путем применения оружия, но это вызвало недовольство уже среди солдат Петроградского гарнизона и запасных частей, которые начали присоединяться к демонстрантам. Появление на стороне народных выступлений военной силы во многом предопределило дальнейшие события. 26 февраля председатель IV Государственной думы М.В. Родзянко телеграфировал царю о необходимости создать правительство общественного доверия, однако император просьбу проигнорировал. 27 февраля восставшие захватили арсенал, мосты, вокзалы важнейшие правительственные учреждения и знаменитую тюрьму «Кресты», выпустив на волю политических заключенных (а заодно и около четырех тысяч уголовников). В этот же день Родзянко возглавил Временный комитет Государственной думы, от лица которого обратился к населению с воззванием о необходимости восстановления порядка.
В этот же день император заявил о временном роспуске Думы и направил на столицу отряд под командованием генерала Н.И. Иванова, однако революционно настроенные железнодорожники не пропустили войска к Петрограду. 28 февраля о поддержке Государственной думы заявила большая часть Петроградского гарнизона, восставшими были захвачены Петропавловская крепость, Адмиралтейство и Зимний дворец. Министры царского правительства были арестованы. Генерал Иванов остановился в Царском Селе в ожидании подкреплений и начальник Ставки генерал М.В. Алексеев посоветовал ему не начинать боевых действий до прибытия императора.
Выехавший в сторону столицы Николай II достиг Пскова, где в ночь с 1 на 2 марта подписал манифест о создании «ответственного министерства» и дал приказ приостановить войска Иванова. Однако манифест опоздал. Временный комитет Государственной думы назначил в министерства своих комиссаров, формально сняв таким образом вопрос о контроле правительства парламентом, и поставил перед императором требование отречься от престола в пользу сына Алексея.
27 февраля был создан Петроградский совет рабочих депутатов, ставший альтернативным органом власти. Мирное сосуществование и признание друг друга Совета и будущего Временного правительства объяснялось двумя причинами: переоценкой влияния каждого из этих органов в глазах другого (Временный комитет переоценивал влияние Совета на армию, а Совет полагал, что только представители Думы способны повлиять на поведение Генерального штаба) и общим стремлением не допустить контрреволюции. Это и обусловило взаимное признание двух антагонистичных по своей сути властей во время встречи в ночь с 1 на 2 марта. Первым приказом Петросовета стал знаменитый приказ №1, предоставляющий солдатам право вне службы пользоваться всеми гражданскими правами, отменивший обязательное титулование офицеров и запрещавший выдавать им оружие без разрешения специально созданных солдатских комитетов. Согласно этого же документа приказы, исходящие от Государственной думы должны были выполняться лишь в том случае, если они не противоречили решениям Совета. Будущее политическое устройство России и прочие преобразования Временный комитет и Совет решили отложить до созыва Учредительного собрания, выборы в которое должны были пройти на основе всеобщего и равного избирательного права.
Тем временем, под давлением думского Комитета Николай II отрекся от престола. Сначала, 2 марта он послал телеграмму с известием о том, что отрекается в пользу сына Алексея, однако ее обнародование не состоялось. Затем, в ночь со 2 на 3 марта император заново написал отречение, но уже в пользу своего брата Михаила. Это было явным нарушением закона о престолонаследии (каждый монарх мог отрекаться лишь за себя) и впоследствии могло быть использовано для «аннулирования» акта отречения. Великий князь Михаил Александрович в свою очередь заявил, что примет корону лишь по решению Учредительного собрания. Отчасти это было связано с тем, что Временный комитет не мог гарантировать ему личную безопасность в случае вступления на престол. В обществе же, вдохновленном успехами революции, наибольшей популярностью пользовалась идея демократической республики.
Основным итогом Февральской революции, носившей буржуазно-демократический характер, было свержение самодержавия. Главной же особенностью революции было то, что она прошла фактически бескровно, что дало надежду на мирное развитие ситуации и в дальнейшем. Однако перед новым правительством России продолжал стоять целый ряд остро нуждающихся в скорейшем разрешении задач. Ситуация осложнялась и оформлением фактического двоевластья в Петрограде и на местах.