Здобувши більшість у петроградській Раді, ліві соціалісти фактично відновили в країні двовладдя, і протягом двох тижнів дві влади відкрито мірялися силами: Тимчасовий уряд наказував полкам виступити на фронт, а Рада призначала перевірку наказу і, встановивши, що продиктований він не стратегічними, а політичними мотивами, наказувала полкам залишатися в місті. Командувач військового округу забороняв видавати робітникам зброю з арсеналів Петрограда й околиць, а Рада виписувала ордер, і зброя видавалася.
У відповідь на такі дії більшовиків Тимчасовий уряд спробував озброїти своїх прихильників гвинтівками з арсеналу Петропавлівської фортеці, але інформація про ці дії швидко поширилась містом, і Рада використала свої повноваження для припинення видачі зброї. Закріплюючи свій успіх, 21 жовтня Рада солдатських депутатів у прийнятій резолюції визнала себе єдиною легітимною владою. У відповідь на такий крок Керенський намагався викликати до столиці війська з фронту і з віддалених військових округів, але досить скоро він зрозумів, що його задум приречений на провал. Військових частин, які зберігали вірність Тимчасовому уряду, було тепер ще менше, ніж у серпні. І хоч командири дивізій і полків виконували накази Керенського, представники петроградської Ради зустрічали колони вояків на далеких підступах до столиці, після чого одні з них повертали назад, інші поспішали до Петрограда уже як прихильники Ради.
Зауважимо, що до збройного повстання у жовтні 1917 року готувались не лише очолювані В. Леніним більшовики. Їхні опоненти — праві соціалісти і кадети — теж призначали повстання. Спочатку його датою було 17, потім 20 і 22 жовтня. Керенський, якого, безумовно, повідомили про такі плани, невпинно готувався протистояти заколотникам. Але переворот, який стався в ніч на 25 жовтня, став несподіванкою для всіх. Скоріш за все, це відбулось тому, що Тимчасовий уряд уявляв його собі зовсім інакше. Всі чекали повторення липневих подій, озброєних демонстрацій полків гарнізону, колон робітників на вулицях і майданах, тільки цього разу з наміром заарештувати уряд і захопити владу. Але, як ми знаємо, ніяких демонстрацій не відбулось, та й гарнізон майже не був задіяний. Загони робітничої червоної гвардії і матросів Балтійського флоту просто завершували давно розпочату петроградською Радою роботу з перетворення двовладдя на єдиновладдя. Вони швидко звели розведені за наказом Керенського мости, роззброїли виставлені урядом караули, взяли під свій контроль вокзали, електростанцію, телефон і телеграф. Усе це сталося без єдиного пострілу, спокійно і методично. Члени Тимчасового уряду на чолі з Керенським, які тієї ночі були на своїх робочих місцях, довго не могли зрозуміти, що відбувається: в Зимовому палаці відключили телефони, припинив діяти телеграф, нарешті пропало світло.
Невеликий загін юнкерів на чолі з народним соціалістом В. Б. Станкевичем спробував був відбити телефонну станцію, але зазнав невдачі. Не досягли успіху й інші спроби протистояти більшовикам. Тож на ранок 25 жовтня (7 листопада) під контролем Тимчасового уряду залишався лише Зимовий палац, оточений загонами червоної гвардії, яка готувалась до штурму.
Незважаючи на те, що війська проігнорували вимоги Керенського прийти на допомогу, сили захисників Тимчасового уряду були досить потужними, як для оборони окремо взятої будівлі. Вони складалися з чотирьохсот бійців третьої Петергофської школи прапорщиків, п’ятисот бійців другої Оранієнбаумської школи прапорщиків, а також двохсот багнетів ударного жіночого батальйону і двохсот донських козаків. Були у розпорядженні Керенського також окремі юнкерські й офіцерські групи з Миколаївського інженерного, артилерійського та інших училищ, загін «Комітету калік воїнів і георгіївських кавалерів», загін студентів, батарея Михайлівського артилерійського училища — всього до двох тисяч бійців, яких було посилено кулеметами, чотирма броньовиками і шістьма гарматами. Рота самокатників за постановою батальйонного комітету пізніше була відведена з позицій, однак до цього часу гарнізон палацу посилився ще на триста бійців за рахунок батальйону інженерної школи прапорщиків.