Партия большевиков была единственной партией, которая в труднейших условиях войны готовила массы к решающим боям с самодержавием. В концу 1915 Ленин, определяя очередные задачи партии, сделал вывод, что социальным содержанием ближайшей революции может быть только революционно-демократическая диктатура пролетариата и крестьянства (см. там же, т. 27, с. 49). В годы войны большевики во главе с Лениным развернули борьбу с социал-шовинизмом и центризмом как в России, так и на международной арене. Большевистская партия выдвинула лозунг превращения империалистической войны в гражданскую, воспитывала массы в духе пролетарского интернационализма, последовательной революционной борьбы против войны и царизма. С первых дней войны легальные возможности для большевиков резко сократились, а многие нелегальные партийные организации были разгромлены. В сложившейся обстановке партия проявила исключительную стойкость и жизнеспособность, сочетая нелегальные и легальные формы борьбы, продолжала вести революционную работу в массах, руководила стачечной борьбой пролетариата, завоёвывала солдатские массы, формировала политическую армию революции.
Партия быстро собрала силы после полицейских погромов, и в начале 1915 развернулся процесс восстановления партийной организации. В отличие от меньшевиков и эсеров, находившихся в состоянии идейного и организационного разброда, большевикам удалось восстановить свою организацию во всероссийском масштабе. В канун Февральской революции 1917 она насчитывала 154 партийных организации и группы и около 24 тыс. членов. В ноябре 1916 в Петрограде возобновило в новом составе свою деятельность Русское бюро ЦК РСДРП (П. А. Залуцкий, В. М. Молотов, А. Г. Шляпников), которое поддерживало постоянную связь с Заграничным бюро ЦК во главе с Лениным, находившимся в Швейцарии. Русское бюро ЦК опиралось на Петербургский комитет партии (Н. Ф. Агаджанова, С. И. Афанасьев, В. Н. Залежский. Ф. А. Лемешев, А. К. Скороходов, Н. Г. Толмачев, И. Д. Чугурин, В. В. Шмидт, К. И. Шутко и др.), деятельность которого Ленин считал образцом революционной работы во время войны. Петербургский комитет возглавлял самую крупную в стране партийную организацию в 2 тыс. чел., располагавшую широкой сетью фабрично-заводских ячеек (с весны 1915 по осень 1916 их число возросло с 49 до 84). Петербургский комитет партии имел ряд подпольных типографий, где систематически печатались революционные листовки. С конца июля 1914 по начало марта 1917 местными партийными организациями было выпущено около 2 млн. листовок. Руководствуясь ленинскими стратегическими и тактическими установками, большевики на митингах, рабочих собраниях, в листовках звали массы на решительную борьбу с самодержавием, вносили организованность в нараставшее движение, сплачивали боевой союз рабочих и солдат. В конце 1916 Русское бюро ЦК предложило Петербургскому комитету и Московскому областному бюро партии обсудить вопрос об организации революционных демонстраций и всеобщей стачки с тем, чтобы от разрозненных забастовок перейти к массовой политической борьбе, которая вовлекла бы в революционное движение не только рабочие, но и солдатские массы и подвела бы их к вооруженному восстанию.
9(22) января 1917 по призыву большевиков в ряде городов страны состоялись демонстрации и политической стачки. Самая крупная стачка за годы войны произошла в Петрограде. В ней участвовало около 145 тыс. рабочих. Это было началом перехода к массовым уличным действиям и открытой политической борьбе против самодержавия. правительство предприняло чрезвычайные меры для предотвращения революции. 5(18) февраля 1917 Петроградский военный округ был выделен из состава Сев. фронта в самостоятельную единицу, командующий округом генерал С. С. Хабалов получил широкие полномочия в борьбе с нараставшим революционным движением. 14(27) февраля в противовес меньшевистской попытке организовать мирное шествие рабочих к Государственной думе петербургские рабочие провели новую массовую политическую стачку под лозунгами «Долой войну!», «Да здравствует республика!». 17 февраля (2 марта) под руководством большевиков началась забастовка на Путиловском заводе, которая вследствие объявленного властями локаута вызвала широкое движение солидарности. Стачечная борьба рабочих слилась с народным протестом против войны, нехватки хлеба и невиданной дороговизны. Работницы, доведённые до отчаяния полуголодным существованием, громили хлебные лавки.
23 февраля (8 марта) произошёл революционный взрыв, положивший начало Февральской революции. Петроградские большевики использовали отмечавшийся Международный женский день для митингов и собраний, направленных против войны, дороговизны и тяжёлого положения работниц. Особенно бурно происходили они на Выборгской стороне, стихийно перерастая в стачки и революционные демонстрации, которые привели в движение весь пролетарский Петроград. С рабочих окраин колонны демонстрантов направились к центру города, прорвались на Невский проспект и здесь слились в единый революционный поток. В этот день бастовало более 128 тыс. рабочих. Революционная инициатива масс была подхвачена большевиками. В бурно нараставшее движение они вносили сознательность и организованность. Русское бюро ЦК и Петербургский комитет дали партийным организациям директиву: максимально развивать начавшееся движение. Поздно вечером в Выборгском районе состоялось совещание руководящего коллектива петроградских большевиков, которое признало необходимым продолжать и расширять забастовку, организовывать новые демонстрации, усиливать агитацию среди солдат, принять меры к вооружению рабочих. Совещание рекомендовало выдвинуть два основных лозунга: свержение монархии и прекращение империалистической войны, предложило «всем товарищам с утра приходить на предприятия и, не приступая к работе, после летучего собрания вывести возможно больше рабочих на демонстрацию». В последующие дни на предприятиях Петрограда с утра проводились митинги и летучие собрания, рабочие под руководством большевиков выходили на улицы и вливались в ряды демонстрантов. У большевиков недоставало сил, чтобы в организационном отношении охватить весь этот революционный поток, но движение развивалось под непосредственным идейным воздействием партии большевиков, её лозунги становились лозунгами восставших рабочих и солдат.
24 февраля (9 марта) в стачках учавствовали рабочие 224 предприятий Петрограда, число стачечников возросло до 214 тыс. чел. 25 февраля (10 марта) началась всеобщая политическая стачка, парализовавшая жизнь города. Вечером 25 февраля генерал Хабалов получил приказ царя о немедленном прекращении беспорядков в столице. В Петроград были вызваны дополнительные части, и 26 февраля (11 марта) в ряде районов города произошли кровавые столкновения с полицией и войсками. В тот же день на Знаменской площади была расстреляна крупная демонстрация рабочих; полиция произвела массовые аресты в различных общественных организациях и политических партиях. В ночь на 26 февраля были арестованы секретарь Петербургского комитета РСДРП А. К. Скороходов и член Петербургского комитета А. Н. Винокуров и Э. К. Эйзеншмидт. По поручению Русского бюро ЦК функции Петербургского комитета временно исполнял Выборгский районный комитет. Пролетариат усилил борьбу за солдатские массы. В листовке «Братья солдаты!» большевики призвали их поддержать рабочих, крепить «братский союз армии с народом». Вечером 26 февраля восстала 4-я рота запасного батальона Павловского гвардейского полка, открыв огонь по полицейским, расстреливавшим рабочих. Начался переход армии на сторону революции.
Председатель Думы М. В. Родзянко телеграфировал царю: «Положение серьезное. В столице анархия. Правительство парализовано...». В условиях уже фактически начавшейся революции буржуазия продолжала торг с царём и стремилась вырвать у него согласие на «министерство доверия». Но царь дал распоряжение о перерыве в работе Думы с 26 февраля 1917.
27 февраля (12 марта) всеобщая политическая стачка переросла в вооруженное восстание, революционные действия рабочих сомкнулись с движением солдатских масс. Первыми в этот день восстали солдаты учебной команды Волынского полка, затем солдаты Преображенского и Литовского полков. Утром 27 февраля к восстанию присоединились свыше 10 тыс. солдат, днём – свыше 25 тыс., к вечеру – около 67 тыс., а на исходе следующего дня – 127 тыс. Солдаты Петроградского гарнизона вставали под знамя революции. Совместными усилиями вооруженные рабочие и солдаты 27 февраля почти полностью овладели Петроградом. В их руки перешли мосты, вокзалы, Главный арсенал, телеграф, Главный почтамт, важнейшие правительственные учреждения. Были разгромлены полицейские участки и захвачены тюрьмы, выпущены политические заключённые, начались аресты царских министров. Генерал Хабалов с незначительным числом войск попытался укрепиться в здании Адмиралтейства, но 28 февраля (13 марта) вынужден был капитулировать. Пали последние бастионы царизма: Петропавловская крепость, Зимний дворец. Попытка царя организовать карательную экспедицию во главе с генералом Н. И. Ивановым потерпела крах. Министры последнего царского правительства были арестованы и вскоре заключены в Петропавловскую крепость. Революция победила в столице.