Da februarrevolutionen brød ud i 1917, var Kerenskij – sammen med Pavel Miljukov – en af de mest fremtrædende ledere af den. Som en af Dumaens mest kendte talere mod monarkiet og som advokat og forsvarer for mange revolutionære blev Kerenskij medlem af Statsdumaens provisoriske komité og blev valgt til næstformand for den nyoprettede Petrograd-sovjet. Disse to organer, dumaen og Petrograd-sovjetten, eller – snarere – deres respektive eksekutivkomitéer, blev snart hinandens antagonister i de fleste spørgsmål, undtagen hvad angår afslutningen af zarens enevælde.
Petrograd-sovjetten voksede til at omfatte 3000 til 4000 medlemmer, og deres møder kunne drukne i et virvar af evindelige taler. På mødet fra 12. marts 1917 til 13. marts 1917 dannedes Petrograd-sovjettens eksekutivkomite, eller Ispolkom, – et selvudnævnt udvalg med (efterhånden) tre medlemmer fra hvert af de partier, der var repræsenteret i sovjetten. Kerenskij blev et af de medlemmer, der repræsenterede det socialrevolutionære parti (SR’erne).
Den 14. marts 1917 udstedte Sovjets Ispolkom uden samråd med regeringen den berygtede ordre nr. 1, der kun var beregnet til den 160.000 mand store garnison i Petrograd, men som hurtigt blev fortolket som gældende for alle soldater ved fronten. Ordren foreskrev, at alle militære enheder skulle danne komiteer i lighed med Petrograd-sovjetten. Dette førte til forvirring og “fratagelse af officerernes autoritet”; endvidere bestemte “ordre nr. 3”, at militæret var underordnet Ispolkom i det politiske hierarki. Ideerne kom fra en gruppe socialister og havde til formål at begrænse officerernes magt til militære anliggender. De socialistiske intellektuelle mente, at officererne var de mest sandsynlige kontrarevolutionære elementer. Kerenskijs rolle i disse ordrer er uklar, men han deltog i beslutningerne. Men ligesom han før revolutionen havde forsvaret mange, der ikke brød sig om zaren, reddede han nu livet på mange af zarens embedsmænd, der var ved at blive lynchet af pøblen.
Dumaen dannede desuden en eksekutivkomité, som til sidst blev den såkaldte russiske provisoriske regering. Da der ikke var megen tillid mellem Ispolkom og denne regering (og da han var ved at acceptere embedet som generaladvokat i den provisoriske regering), holdt Kerenskij en yderst lidenskabelig tale, ikke kun til Ispolkom, men til hele Petrograd-sovjetten. Derefter svor han, som minister, at han aldrig ville krænke de demokratiske værdier og sluttede sin tale med ordene “Jeg kan ikke leve uden folket”. I det øjeblik I begynder at tvivle på mig, så dræb mig”. Det store flertal (arbejdere og soldater) gav ham store klapsalver, og Kerenskij blev nu den første og eneste, der deltog i både den provisoriske regering og Ispolkom. Som bindeled mellem Ispolkom og den provisoriske regering stod den ret ambitiøse Kerenskij til at drage fordel af denne position.
Efter den første regeringskrise over Pavel Miljukovs hemmelige notat, der den 2.-4. maj genforpligtede Rusland til sine oprindelige krigsmål, blev Kerenskij krigsminister og den dominerende figur i den nyligt dannede socialistisk-liberale koalitionsregering. Den 10. maj (juliansk kalender) tog Kerenskij af sted til fronten og besøgte den ene division efter den anden og opfordrede mændene til at gøre deres pligt. Hans taler var imponerende og overbevisende for øjeblikket, men havde kun ringe varig virkning”. Under pres fra de allierede for at fortsætte krigen indledte han den 1. juli 1917 det, der blev kendt som Kerenskij-offensiven mod den østrig-ungarske/tyske sydlige hær. I begyndelsen var offensiven en succes, men den mødte snart stærk modstand, og centralmagterne svarede igen med et kraftigt modangreb. Den russiske hær trak sig tilbage og led store tab, og det fremgik tydeligt af mange tilfælde af desertering, sabotage og mytteri, at hæren ikke længere var villig til at angribe.
Militæret kritiserede kraftigt Kerenskij for hans liberale politik, som bl.a. bestod i at fratage officererne deres mandater og overlade kontrollen til revolutionært indstillede “soldaterkomiteer” (russisk: солдатские комитеты, romaniseret: soldatskie komitety) i stedet; afskaffelse af dødsstraffen; og tilladelse til at revolutionære agitatorer kunne være til stede ved fronten. Mange officerer omtalte i spøg overkommandør Kerenskij som “overtaler-in-chief”
Den 2. juli 1917 brød den provisoriske regerings første koalition sammen på grund af spørgsmålet om Ukraines autonomi. Efter julidagenes uroligheder i Petrograd (3.-7. juli 1917) og den officielle undertrykkelse af bolsjevikkerne, efterfulgte Kerenskij prins Lvov som Ruslands premierminister den 21. juli 1917. Efter Kornilov-affæren, et forsøg på militærkup i slutningen af august og de øvrige ministres afgang, udnævnte han sig selv til også at være øverste øverstkommanderende.
Den 15. september udråbte Kerenskij Rusland til republik, hvilket var i strid med ikke-socialisternes forståelse af, at den provisoriske regering kun skulle holde magten, indtil en konstituerende forsamling skulle mødes for at beslutte Ruslands styreform, men som var i overensstemmelse med det socialistiske revolutionære partis længe proklamerede mål. Han dannede et direktion bestående af fem medlemmer, som bestod af ham selv, udenrigsminister Mikhail Tereshchenko, krigsminister general Aleksandr Verkhovsky , marineminister admiral Dmitry Verderevsky og post- og telegrafminister Aleksei Nikitin . Han beholdt sin post i den endelige koalitionsregering i oktober 1917, indtil bolsjevikkerne væltede den den 7. november 1917.
Kerenskij stod over for en stor udfordring: tre års deltagelse i verdenskrigen havde udmattet Rusland, mens den provisoriske regering ikke tilbød meget motivation for en sejr ud over at fortsætte Ruslands forpligtelser over for sine allierede. Ruslands fortsatte deltagelse i krigen var ikke populær blandt under- og middelklassen, og især ikke populær blandt soldaterne. De havde alle troet, at Rusland ville holde op med at kæmpe, når den provisoriske regering overtog magten, og følte sig efterfølgende snydt. Desuden lovede Vladimir Lenin og hans bolsjevikparti “fred, jord og brød” under et kommunistisk system. Den russiske hær, der var krigstræt, dårligt udrustet, modløs og disciplineret, var ved at gå i opløsning, og soldaterne deserterede i stort tal. I efteråret 1917 anslås det, at to millioner mænd uofficielt havde forladt hæren.
Kerenskij og andre politiske ledere fortsatte Ruslands engagement i Første Verdenskrig, idet de mente, at intet andet end en glorværdig sejr var den eneste vej frem og frygtede, at økonomien, der allerede var under stort pres på grund af krigsindsatsen, ville blive stadig mere ustabil, hvis livsvigtige forsyninger fra Frankrig og Storbritannien ophørte med at strømme. Dilemmaet om, hvorvidt man skulle trække sig tilbage, var stort, og Kerenskijs inkonsekvente og upraktisk politik destabiliserede hæren og landet som helhed yderligere.
Dertil kommer, at Kerenskij vedtog en politik, der isolerede de højrekonservative, både demokratisk og monarkistisk orienterede. Hans filosofi om “ingen fjender til venstre” styrkede i høj grad bolsjevikkerne og gav dem frie hænder, hvilket gjorde det muligt for dem at overtage den militære arm eller “voyenka” (russisk: Военка) af Petrograd- og Moskvasovjetterne. Hans arrestation af Lavr Kornilov og andre officerer efterlod ham uden stærke allierede mod bolsjevikkerne, som endte med at blive Kerenskijs stærkeste og mest beslutsomme modstandere, i modsætning til højrefløjen, som udviklede sig til den hvide bevægelse.