Ngày 24-10-1917, Chính phủ lâm thời bắt giam các ủy viên của Ủy ban Quân sự cách mạng, lục soát và đóng cửa các tờ báo của Ðảng Bôn-sê-vích, ra lệnh chiếm Cung điện Mùa Đông... Thủ tướng Chính phủ lâm thời A. Kerenski tuyên bố sẽ áp dụng mọi biện pháp để tiêu diệt cuộc khởi nghĩa ở Pê-tơ-rô-grát.
Trước tình hình trở nên hết sức khẩn trương và cực kỳ nghiêm trọng, V.I.Lênin chủ trương phải tiến hành khởi nghĩa ngay. Trong ngày 24-10-1917, V.I.Lênin ba lần gửi thư tới Ủy ban Trung ương Ðảng Bôn-sê-vích yêu cầu phải tiến hành khởi nghĩa ngay trong đêm đó.
Tối 24-10-1917 (theo lịch Nga cũ, tức tối 6-11-1917), V.I.Lênin đến Cung điện Mùa Đông trực tiếp chỉ đạo cuộc khởi nghĩa vũ trang nhằm lật đổ Chính phủ tư sản lâm thời và thiết lập chính quyền Xô-viết. Ðêm 24-10-1917, khởi nghĩa vũ trang nổ ra ở Thủ đô Pê-tơ-rô-grát (nay là thành phố Xanh-pê-téc-bua). Quân khởi nghĩa, gồm các đơn vị Cận vệ đỏ của công nhân Pê-tơ-rô-grát, binh sĩ cách mạng và thủy thủ Hạm đội Ban-tích (tất cả khoảng 200 nghìn người), dưới sự lãnh đạo của Ðảng Bôn-sê-vích do V.I.Lênin đứng đầu, đã đánh chiếm các vị trí then chốt ở thủ đô, gồm các cầu qua sông Nê-va, nhà ga xe lửa, trung tâm bưu điện, nhà máy điện, Ngân hàng quốc gia và các cơ quan quan trọng khác ở Thủ đô.
Rạng sáng 25-10-1917 theo lịch Nga cũ (tức 7-11-1917), trừ Cung điện Mùa Ðông và một vài nơi, các lực lượng khởi nghĩa đã làm chủ tình hình ở Thủ đô Pê-tơ-rô-grát. 10 giờ sáng, Trung tâm quân sự cách mạng của Xô-viết Pê-tơ-rô-grát công bố lời kêu gọi "Gửi các công dân nước Nga" do V.I.Lênin dự thảo, trong đó tuyên bố Chính phủ lâm thời đã bị lật đổ, chính quyền đã về tay các Xô-viết. Tiếp đến 21 giờ 40 phút, sau pháo lệnh của chiến hạm "Rạng đông", quân khởi nghĩa tiến công Cung điện Mùa Ðông - nơi cố thủ cuối cùng của Chính phủ lâm thời. Tới 2 giờ 10 phút đêm - rạng sáng 26-10-1917, Cung điện Mùa Ðông bị chiếm, các bộ trưởng trong Chính phủ lâm thời bị bắt giữ. Thủ tướng Chính phủ lâm thời A. Kerenski trốn chạy ra nước ngoài.
Cũng trong ngày 25-10-1917, Ðại hội các Xô-viết toàn Nga lần thứ II khai mạc. Ðại hội thông qua lời kêu gọi "Gửi công nhân, binh sĩ và nông dân" do V.I.Lênin dự thảo. Ðại hội ra quyết nghị: Các Xô-viết đại biểu công nhân, binh sĩ và nông dân có trách nhiệm bảo đảm trật tự cách mạng.
Người dân và lực lượng khởi nghĩa diễu hành tại Xanh-pê-técPeter
chúc mừng thành công của cuộc Cách mạng Tháng Mười
Tại phiên họp diễn ra đêm 26 rạng sáng 27-10-1917 lịch Nga cũ (tức đêm 8 rạng sáng 9-11-1917), Ðại hội đã thông qua hai văn kiện đầu tiên của Chính quyền Xô-viết: "Sắc lệnh hòa bình" và "Sắc lệnh ruộng đất" do V.I.Lênin dự thảo. "Sắc lệnh hòa bình" tuyên bố những nguyên tắc về chính sách đối ngoại của Chính quyền Xô-viết, lên án cuộc chiến tranh đế quốc chủ nghĩa là "một tội ác lớn nhất đối với nhân loại" và kêu gọi các nước tham chiến trong cuộc chiến tranh thế giới thứ nhất nhanh chóng đàm phán để ký kết một hòa ước dân chủ và công bằng. "Sắc lệnh ruộng đất" tuyên bố thủ tiêu không bồi thường ruộng đất của giai cấp địa chủ quý tộc và của các sở hữu lớn khác, quốc hữu hóa toàn bộ ruộng đất và chia ruộng đất cho nông dân. Ðại hội đã bầu ra Chính phủ Xô-viết đầu tiên, được gọi là Hội đồng các Ủy viên nhân dân do V.I.Lênin đứng đầu.
Ngày 15-11-1917, Chính quyền Xô-viết được thiết lập tại Mát-xcơ-va. Ðến tháng 3-1918, Chính quyền Xô-viết giành được thắng lợi hoàn toàn trên phạm vi cả nước Nga rộng lớn. Cách mạng Tháng Mười Nga toàn thắng.