Утром 24 октября юнкера заняли редакцию и типографию газеты «Рабочий путь». Вскоре солдаты и красногвардейцы оттеснили юнкеров и обеспечили выход газеты.
Керенский, выступая в Предпарламенте, обвинил большевиков в измене и потребовал дополнительных полномочий для борьбы с ними. Предпарламент отказал премьеру в новых полномочиях, считая, что у правительства все равно нет сил для подавления большевиков военным путем. Вызвав в Зимний дворец немногочисленные надежные части и приказав развести мосты через Неву, чтобы отсечь рабочие окраины от центра, Керенский выехал на фронт за подкреплениями. Предпарламент, стремясь перехватить политическую инициативу, заявил о принятии декрета о передаче земли земельным комитетам и о намерении предложить союзникам немедленно начать мирные переговоры. Однако эти предложения опоздали.
Днем 24 октября отряды солдат и красногвардейцев перекрыли железные дороги, блокировали юнкерские училища, овладели Финляндским вокзалом и тюрьмой «Кресты». К вечеру ВРК установил контроль над девятью из десяти мостов через Неву.
Вечером 24 октября в Смольный институт, где располагался Петросовет и находился большевистский штаб, пришел Ленин. После этого натиск на правительство усилился.
Ночью с 24-го на 25-е в Неву вошел крейсер «Аврора». С его появлением силы ВРК овладели последним мостом через Неву и свели его. Ночью и ранним утром повстанцы заняли вокзалы, Госбанк, телеграф, телефонную станцию, центральную электростанцию. Отключенные ранее телефоны в Смольном были включены, зато телефоны Зимнего дворца отключены. Временное правительство сохранило связь только с Москвой и со Ставкой (аппараты прямой связи находились непосредственно в Зимнем дворце).
В 13 часов восставшие заняли Адмиралтейство и Мариинский дворец и разогнали Предпарламент. В 14.35 на заседании Петроградского Совета Ленин провозгласил: «Рабочая и крестьянская революция, о необходимости которой все время говорили большевики, свершилась!»
Временное правительство еще находилось в Зимнем дворце, но силы его защитников таяли: часть казаков и юнкеров покинула свои посты. Зимний защищало лишь несколько сот юнкеров и женский ударный батальон. В 18.00 Временному правительству было передан ультиматум о сдаче. Министры не ответили на него.
В 21.45 по сигналу из Петропавловской крепости «Аврора» дала холостой залп. Затем дворец начали обстреливать малые корабли, стоявшие у Петропавловской крепости. Восставшие беспрепятственно проникали во дворец через оставленные защитниками позиции. Настоящего штурма не было: дворец был занят постепенно и практически бескровно. В 2 часа 10 минут 26-го октября отряд красноармейцев под командованием В.А. Антонова-Овсеенко арестовал Временное правительство. Министры были отправлены в Петропавловскую крепость.
Второй съезд Советов
Вечером 25 октября, когда Петроград уже был в руках восставших и готовился штурм Зимнего дворца, в Смольном институте открылся II съезд Советов. Среди его 642 делегатов было 390 большевиков и около 100 левых эсеров (партия эсеров к тому времени фактически раскололась, ее левая часть поддерживала большевиков). После того, как съезд отказался вступить в переговоры с Временным правительством и сформировать правительство, опирающееся на все социалистические партии, меньшевики и правые эсеры ушли со съезда. Съезд принял воззвание «Рабочим, солдатам и крестьянам!», провозгласив низложение Временного правительства и взятие власти в свои руки.
На втором заседании съезда были приняты первые декреты Советской власти: «О мире» и «О земле».
Декрет о мире был принят в форме обращения к народам и правительствам воюющих стран. Советское правительство предлагало всем воюющим странам немедленно заключить мир без аннексий и контрибуций. Вместе с тем выражалась готовность к переговорам о заключении мира на любых иных условиях. Тайная дипломатия объявлялась уничтоженной, а все заключенные Россией тайные договоры — расторгнутыми. Говоря о Декрете о мире, следует иметь в виду, что большевистская партия отнюдь не отказывалась от идеи мировой революции. Поэтому предложение всем странам заключить мир могло иметь лишь временный характер. В первую очередь это был документ, рассчитанный на завоевание симпатий среди русских солдат, рабочих и крестьян, а также среди рабочих и солдат других воюющих стран.
Декрет о земле был основан на т.н. «Наказе 242-х», составленном на основании 242-х крестьянских наказов, поступивших в адрес первого съезда крестьянских депутатов. Декрет объявлял о конфискации без выкупа помещичьих и иных частновладельческих земель, о национализации всей земли. Таким образом частная собственность на землю отменялась. Это соответствовало не только большевистской аграрной программе, но и взглядам большинства крестьянства. Идея частной собственности на землю, начавшая внедряться в крестьянское сознание лишь в связи с проведением столыпинской реформы, еще не успела завоевать прочные позиции в крестьянской среде. Однако ключевым был вопрос о том, как использовать национализированную землю. В «Апрельских тезисах» Ленин предлагал создать из каждого крупного помещичьего имения «образцовое хозяйство на общественный счет». Однако в Декрет о земле предложение внедрить коллективное хозяйство не вошло, т.к. оно не соответствовало надеждам крестьянства. Вместо этого в декрет было включено положение об уравнительном распределении земли в бесплатное пользование между крестьянами на основе потребительско-трудовой нормы, то есть по числу едоков или по числу работников в семье. Это соответствовало не большевистской, а эсеровской аграрной программе. В данном случае большевики предпочли принять аграрную программу эсеров ради привлечения крестьянских масс на свою сторону.
Специальным решением съезд отменил смертную казнь.
На втором заседании съезда Советов было избрано также первое Советское правительство — Совет Народных Комиссаров (Совнарком). Оно состояло только из большевиков. Председателем Совнаркома стал В.И. Ленин, наркомом иностранных дел — Л.Д. Троцкий, наркомом внутренних дел — А.И. Рыков, наркомом по делам национальностей — И.В. Сталин.
Совнарком был подотчетен Съезду Советов и новому ЦИКу. Первым председателем ЦИК был избран Л.Б. Каменев. Большинство в составе ЦИКа принадлежало большевикам (62 места из 100) и левым эсерам. Начался советский период российской истории.