По призыву Керенского, ВЦИК и Петросовета на защиту столицы выступили солдаты революционных частей Петроградского гарнизона, моряки Балтфлота, Красной гвардии. На вооружение трудового Петрограда было передано из арсенала более 20 тысяч винтовок. Корниловские части были остановлены без боя, в них началось разложение. 30 августа на пост Главковерха был назначен А. Ф. Керенский, который на следующий день объявил о ликвидации мятежа. Убедившись в поражении, генерал Крымов застрелился. Он стал единственной жертвой попытки военного переворота. 1 сентября генерал М. В. Алексеев посадил под домашний арест Л. Г. Корнилова. 2 сентября тот был официально арестован членами чрезвычайной комиссии, созданной Временным правительством по «делу Корнилова». Всего было арестовано 32 человека, в т. ч. генералы А. И. Деникин, А. С. Лукомский, С. Л. Марков, И. П. Романовский. Их называли «быховскими узниками», потому что они содержались в здании бывшей женской гимназии г. Быхов в 50 км. от Могилева.
До формирования нового состава правительства власть в стране находилась в руках «Совета пяти» (Директории): министра-председателя А. Ф. Керенского, министра иностранных дел М. И. Терещенко, военного министра генерала А. И. Верховского, морского министра контр-адмирала Д. Н. Вердеревского, министра почт и телеграфов А. М. Никитина.
Большевизация столичных Советов. Борьба с корниловщиной возродила и приумножила авторитет и силу партии большевиков, которая после июльского кризиса превратилась в «партию гонимых». ЦК партии решил восстановить лозунг «Вся власть Советам!», временно снятый 6-м съездом (26 июля – 3 августа 1917 г.), взявшим курс на «полную ликвидацию диктатуры контрреволюционной буржуазии». Десятки тысяч штыков, выданных в августовские дни рабочим отрядам для защиты столицы, позволяли большевикам изменить тактику борьбы, перейти от «оружия критики» правительства к «критике оружием». Однако партийное руководство не торопилось, предпочитая политическое давление на эсеро-меньшевистских лидеров Советов. 31 августа ЦК РСДРП (б) принял предложенную Л. Б. Каменевым резолюцию «О власти», которая была направлена во ВЦИК, Петросовет и Моссовет. Ее требования носили ультимативный характер: отстранить от власти кадетов и крупных собственников, превративших военное командование и госаппарат в орудие заговора; распустить Госсовет и Госдуму; создать советское рабоче-крестьянское правительство; передать землю в распоряжение крестьянских комитетов; немедленно созвать Учредительное собрание и предложить воюющим народам всеобщий демократический мир.
Резолюция отражала взгляды умеренных большевиков. Она призывала к установлению не диктатуры пролетариата, а революционной власти, призванной создать демократическую республику. Большевики хотели сохранить единый социалистический фронт, возникший в ходе борьбы против Корнилова. В те дни эту линию ЦК разделял и Ленин, что нашло отражение в его статье «О компромиссах», написанной 1 сентября и через два дня доставленной в столицу. Суть предложенного Лениным компромисса заключалась в том, что большевики возвращаются к «мирной», доиюльской тактике, отказываются от вооруженной борьбы и готовы бороться за преобладание в Советах политическими средствами при условии разрыва меньшевиков и эсеров с буржуазией и создания правительства, ответственного перед Советами.
ВЦИК отверг ультиматум большевиков, за которым, по его мнению, ничего, кроме громких слов, не стояло. Однако Петросовет (31 августа) и Моссовет (5 сентября) большинством голосов одобрили требования резолюции. Возникла уникальная ситуация: два ведущих совета в противовес своему руководству и всероссийскому советскому центру поддержали большевиков. Последние сумели вскоре закрепить успех, добившись переизбрания председателей столичных советов. Петросовет возглавил Л. Д. Троцкий, принятый 6-м съездом в партию большевиков, а председателем Моссовета стал В. П. Ногин. Оба были членами ЦК РСДРП (б).
Большевизация столичных советов возродила двоевластие. В новых условиях лозунг «Вся власть Советам!» мог привести к установлению диктатуры пролетариата путем вооруженного восстания. Через две недели В. И. Ленин изменил свою позицию: он отказался от идеи мирного развития революции и компромисса с меньшевиками и эсерами. 14 сентября из Гельсингфорса (ныне столица Финляндии г. Хельсинки) он направил в адрес ЦК партии два письма – «Марксизм и восстание» и «Большевики должны взять власть». Второе письмо было адресовано также партийным комитетам обеих столиц. Ленин настаивал на немедленной подготовке вооруженного восстания, приводя аргументы в пользу его успеха. В июле, объяснял он, не было объективных условий для победы восстания, теперь они есть: большинство в двух Советах, революционный подъем после поражения корниловщины, серьезные колебания среди классовых врагов и демократов. По мнению Ленина, у большевиков выгода партии, «твердо знающей свой путь», ее поддержит большинство пролетариата и народа. Он требовал использовать исторический момент, взять власть до сдачи правительством Петрограда немцам. В письмах был намечен примерный план восстания: организовать штаб, распределить силы, захватить стратегические пункты (мосты, вокзалы, почту, телеграф), арестовать Генштаб, Временное правительство и др.