27 февраля он дал телеграмму главнокомандующему Северным фронтом генералу Н.В. Рузскому:
«Волнения принимают стихийные и угрожающие размеры. Основы их — недостаток печеного хлеба и слабый подвоз муки, внушающий панику: но, главным образом, полное недоверие власти, неспособной вывести страну из тяжелого положения… Заводы останавливаются за недостатком топлива и сырого материала, и голодная, безработная толпа вступает на путь анархии, стихийной и неудержимой. Железнодорожное сообщение по всей России в полном расстройстве. На юге из 63 доменных печей работают только 28… На Урале из 92 доменных печей остановились 44… Правительственная власть находится в полном параличе и совершенно беспомощна восстановить нарушенный порядок. России грозит унижение и позор, ибо война при таких условиях не может быть победоносно окончена. Считаю единственным и необходимым выходом из создавшегося положения безотлагательное признание лица, которому может верить вся страна, и которому будет поручено составить правительство, пользующееся доверием всего населения… Иного выхода на светлый путь нет, и я ходатайствую перед вашим высокопревосходительством поддержать это мое убеждение перед Его Величеством, дабы предотвратить возможную катастрофу».
В тот же день, 27 февраля, М.В. Родзянко возглавил Временный комитет Госдумы, от имени которого издал приказ войскам Петроградского гарнизона и обратился с воззваниями к населению, в котором говорилось:
«Временный Комитет Государственной Думы при тяжелых условиях внутренней разрухи, вызванной мерами старого правительства, нашел себя вынужденным взять в свои руки восстановление государственного и общественного порядка. Сознавая всю ответственность принятого им решения, Комитет выражает уверенность, что население и армия помогут ему в трудной задаче создания нового правительства, соответствующего желаниям населения и могущего пользоваться доверием его».
28 февраля М.В. Родзянко, находясь в Таврическом дворце, приветствовал полки Петроградского гарнизона, перешедшие на сторону Госдумы, а 1 марта телеграфировал генералу Н.В. Рузскому о переходе правительственной власти к Временному комитету Госдумы. В свою очередь, Временный комитет решил, что Николай II должен немедленно отречься от престола в пользу сына Алексея при регентстве великого князя Михаила Александровича (брата императора). Переговоры с Николаем II по этому поводу вели А.И. Гучков и В.В. Шульгин.
2 марта в середине дня Николай II в телеграмме на имя М.В. Родзянко сообщал, что «готов отречься от престола» в пользу сына Алексея при регентстве великого князя Михаила Александровича, однако затем он передумал, узнав от врача, что болезнь сына неизлечима, и около полуночи подписал Акт отречения от престола в пользу брата.
3 марта М.В. Родзянко участвовал в переговорах с великим князем Михаилом Александровичем и настаивал на его отказе от престола. По воспоминаниям В.В. Шульгина, М.В. Родзянко был последним, с кем советовался великий князь перед тем, как подписать Акт об отказе принять престол.
После передачи власти Временному правительству М.В. Родзянко возглавил Временный комитет Госдумы. Объясняя свою позицию в это время, в 1919 он написал:
«Конечно, можно было бы Государственной Думе отказаться от возглавления революции, но нельзя забывать создавшегося полного отсутствия власти и того, что при самоустранении Думы сразу наступила бы полная анархия, и отечество погибло бы немедленно… Думу надо было беречь, хотя бы как фетиш власти, который все же сыграл бы свою роль в трудную минуту».
М.В. Родзянко был сторонником продления срока полномочий Госдумы как народного представительства до окончания войны.
После Октябрьской революции М.В. Родзянко уехал на Дон, где находился при армиях Л.Г. Корнилова и А.И. Деникина. Даже там он пытался созвать совещание членов Госдум всех четырех созывов для создания «опоры власти» и выработки нового пути развития России. Однако новые пути для России в тот период уже решались не словами, а на фронтах Гражданской войны. К тому же иметь успех он и не мог, так как в глазах Белой гвардии был запятнан той ролью, которую он сыграл в дни Февральской революции.
После поражения Белой армии М.В. Родзянко эмигрировал в Королевство СХС. Белые считали его одним из виновников революции и крушения монархии, а посему до Белграда ему удалось добраться с большим трудом.