Большевики, меньшевики-интернационалисты, анархисты и, главное, рабоче-солдатские массы столицы думали иначе: Советам надо взять всю власть, чтобы взять всю землю и заключить мир. 3 июля на улицу вышел 1-й пулеметный полк, в котором накануне побывали представители всех леворадикальных партий и групп. Вышел с оружием, несмотря на запрет, наложенный Петросоветом на вооруженные демонстрации еще 21 апреля. Пулеметчиков поддержали гренадерский полк и рабочие отряды. Они протестовали против расформирования полков, отступавших на фронте вопреки приказам командования. ВЦИК выпустил воззвание с предупреждением, что «ни одна воинская часть не имеет права выходить с оружием без призыва главнокомандующего войсками», и объявил нарушителей изменниками и врагами революции. Однако рабочая секция ВЦИК, где преобладали большевики, настаивала на том, чтобы ВЦИК «взял в свои руки всю власть», содействовала этому всеми силами, надеясь на поддержку со стороны солдатской секции. Не намечая выступления на 3 июля, большевики решили тем не менее возглавить стихийное движение, чтобы придать ему мирный и организованный характер. Однако они проявили нерешительность в вопросе о власти, т. к. для этого необходимо было арестовать руководителей ВЦИК, которые олицетворяли власть Советов.
К вечеру 3 июля столица приняла вид последних дней февраля 1917 г. 4 июля под руководством А. В. Луначарского и Ф. Ф. Раскольникова в город прибыло около 10 тыс. кронштадтских моряков. Вместе с 30 тыс. рабочих Путиловского завода и солдатами восставших полков они оцепили Таврический дворец, где заседал ВЦИК. Это был апогей движения, после чего, не имея конкретных целей, оно стало распыляться. В этих условиях ВЦИК объявил вооруженную демонстрацию «большевистским заговором». Главнокомандующий Петроградским военным округом приказал юнкерам, казакам, солдатам Преображенского полка разогнать демонстрантов. С этой же целью с Северного фронта прибыли войска численностью 15–16 тыс. человек. Чтобы спровоцировать в городе и стране массовые репрессии и террор, члены контрреволюционных организаций («Военная лига», Комитет борьбы с большевизмом и анархией и др.) обстреляли демонстрантов. По официальным данным, было убито 16 человек, около 700 ранено, из которых 40 умерло от ран.
Петроград был объявлен на военном положении. Начались аресты большевиков, разоружение рабочих, расформирование мятежных воинских частей. 6 июля военный министр Керенский приказал арестовать и привлечь к суду Ленина, который успел скрыться. Его обвинили в государственной измене, выразившейся как в организации «вооруженного мятежа», так и в «шпионаже в пользу Германии». 7 июля Керенский потребовал от лидеров ВЦИК запретить партию большевиков, но ему в этом отказали, предполагая, что вслед за этим может последовать запрет и других социалистических партий. Вместе с тем ВЦИК признал за Временным правительством «неограниченные полномочия и неограниченную власть».
Июльский кризис положил конец двоевластию. Вся полнота власти перешла в руки правительства, главой которого 8 июля стал А. Ф. Керенский. Он завел страну в новый тупик, выходом из которого стала новая, третья русская революция. 24 июля Керенский сформировал, а ВЦИК утвердил новый состав правительства, в котором 8 мест было у представителей буржуазии и 7 у социалистов. Вторая правительственная коалиция просуществовала немногим более месяца (24 июля – 27 августа). Главное влияние на работу правительства оказывали министры-кадеты во главе с Ф. Ф. Кокошкиным, занимавшим министерскую должность государственного контролера.
Вторая коалиция развивалась в сторону военной диктатуры. Военному министру (А. Ф. Керенский, эсер) и министру внутренних дел (Н. Д. Авксентьев, эсер) были предоставлены исключительные полномочия по борьбе с революционным движением. С целью сдержать отступление армии на фронте 12 июля была введена смертная казнь, а с 19 июля новый Верховный главнокомандующий генерал Л. Г. Корнилов добивался ее введения и в тылу. Корнилов разработал программу стабилизации положения в стране, в основе которой лежала идея создания «армии в окопах, армии в тылу и армии железнодорожников», подчиненных железной дисциплине. 3 августа он представил ее Керенскому, который увидел в ней отражение настроений «ответственных демократических и либеральных кругов».