Kun helmikuun vallankumous puhkesi vuonna 1917, Kerenski oli – yhdessä Pavel Miljukovin kanssa – yksi sen merkittävimmistä johtajista. Yhtenä duuman tunnetuimmista monarkiaa vastustavista puhujista sekä asianajajana ja monien vallankumouksellisten puolustajana Kerenski nousi valtion duuman väliaikaisen komitean jäseneksi ja hänet valittiin vastaperustetun Petrogradin neuvoston varapuheenjohtajaksi. Näistä kahdesta elimestä, duumasta ja Petrogradin neuvostosta, tai – pikemminkin – niiden toimeenpanevista komiteoista, tuli pian toistensa vastapuoli useimmissa asioissa paitsi tsaarin itsevaltiuden lopettamista koskevissa kysymyksissä.
Petrogradin neuvostossa oli 3000-4000 jäsentä, ja niiden kokoukset saattoivat hukkua ikuisten puheiden huuruun. Kokouksessa 12.3.1917-13.3.1917 muodostettiin Petrogradin neuvoston toimeenpaneva komitea eli Ispolkom – itse nimitetty komitea, jossa oli (lopulta) kolme jäsentä kustakin neuvostossa edustetusta puolueesta. Kerenski tuli yhdeksi jäsenistä, joka edusti sosialivallankumouksellista puoluetta (SR).
14. maaliskuuta 1917, neuvottelematta lainkaan hallituksen kanssa, Neuvostoliiton Ispolkom antoi surullisenkuuluisan käskyn N:o 1, joka oli tarkoitettu vain 160 000 miehen vahvuiselle Petrogradin varuskunnalle, mutta joka pian tulkittiin sovellettavaksi kaikkiin rintamasotilaisiin. Määräyksessä määrättiin, että kaikkien sotilasyksiköiden oli muodostettava Petrogradin neuvoston kaltaisia komiteoita. Tämä johti sekaannukseen ja ”upseerien vallan riistämiseen”; lisäksi ”käsky nro 3” määräsi, että sotilaat olivat poliittisessa hierarkiassa Ispolkomin alaisia. Ajatukset tulivat sosialistien ryhmältä, ja niillä pyrittiin rajoittamaan upseerien valta sotilasasioihin. Sosialistiset intellektuellit uskoivat upseerien olevan todennäköisimmin vastavallankumouksellisia elementtejä. Kerenskin rooli näissä määräyksissä on epäselvä, mutta hän osallistui päätöksiin. Mutta aivan kuten ennen vallankumousta hän oli puolustanut monia, jotka eivät pitäneet tsaarista, hän nyt pelasti monien sellaisten tsaarin virkamiesten hengen, jotka olivat joutumassa väkijoukkojen lynkkaamiksi.
Lisäksi duuma muodosti toimeenpanevan komitean, josta tuli lopulta niin sanottu Venäjän väliaikainen hallitus. Koska Ispolkomin ja tämän hallituksen välillä ei ollut juurikaan luottamusta (ja koska Kerenski oli aikeissa ottaa vastaan väliaikaisen hallituksen oikeusministerin viran), Kerenski piti erittäin kiihkeän puheen, ei vain Ispolkomille vaan koko Petrogradin neuvostolle. Sen jälkeen hän vannoi ministerinä, ettei hän koskaan rikkoisi demokraattisia arvoja, ja päätti puheensa sanoihin ”En voi elää ilman kansaa”. Sillä hetkellä, kun alatte epäillä minua, tappakaa minut.” Valtava enemmistö (työläiset ja sotilaat) antoi hänelle suuret suosionosoitukset, ja Kerenski oli nyt ensimmäinen ja ainoa, joka osallistui sekä Väliaikaiseen hallitukseen että Ispolkomiin. Ispolkomin ja väliaikaisen hallituksen yhdyssiteenä varsin kunnianhimoinen Kerenski pystyi hyötymään tästä asemasta.
Pavel Miljukovin 2.-4. toukokuuta laatimasta salaisesta nootista, jossa Venäjä sitoutui uudelleen alkuperäisiin sotatavoitteisiinsa, aiheutuneen ensimmäisen hallituskriisin jälkeen Kerenskistä tuli sotaministeri ja hallitseva hahmo vasta muodostetussa sosialistis-liberaalissa koalitiohallituksessa. Toukokuun 10. päivänä (juliaanisen kalenterin mukaan) Kerenski lähti rintamalle ja vieraili divisioona toisensa jälkeen kehottaen miehiä täyttämään velvollisuutensa. Hänen puheensa olivat vaikuttavia ja vakuuttavia hetkellisesti, mutta niillä ei ollut juurikaan pysyvää vaikutusta. Liittoutuneiden painostuksesta sodan jatkamiseksi hän käynnisti 1. heinäkuuta 1917 niin sanotun Kerenskin hyökkäyksen Itävalta-Unkarin ja Saksan eteläistä armeijaa vastaan. Aluksi hyökkäys onnistui, mutta pian se kohtasi voimakasta vastarintaa, ja keskusvallat vastasivat voimakkaalla vastahyökkäyksellä. Venäjän armeija vetäytyi ja kärsi raskaita tappioita, ja monien karkuruus-, sabotaasi- ja kapinatapausten perusteella kävi selväksi, että armeija ei ollut enää halukas hyökkäämään.
Sotilaat arvostelivat voimakkaasti Kerenskiä hänen liberaalista politiikastaan, johon kuului muun muassa upseerien mandaattien riistäminen ja määräysvallan luovuttaminen vallankumouksellisille suuntautuneille ”sotilaskomiteoille” (ven: солдатские komiteты, romanisoitu: soldatskie komitety) sen sijaan; kuolemanrangaistuksen poistaminen; ja vallankumouksellisten agitaattoreiden läsnäolon salliminen rintamalla. Monet upseerit kutsuivat vitsillä ylipäällikkö Kerenskiä ”ylipäällikön suostuttelijaksi”
2. heinäkuuta 1917 Väliaikaisen hallituksen ensimmäinen koalitio hajosi Ukrainan autonomiakysymykseen. Petrogradin heinäkuun päivien levottomuuksien (3.-7. heinäkuuta 1917) ja bolshevikkien virallisen tukahduttamisen jälkeen Kerenski seurasi ruhtinas Lvovia Venäjän pääministerinä 21. heinäkuuta 1917. Kornilovin tapauksen, elokuun lopun sotilasvallankaappausyrityksen ja muiden ministerien eroamisen jälkeen hän nimitti itsensä myös ylipäälliköksi.
15. syyskuuta Kerenski julisti Venäjän tasavallaksi, mikä oli vastoin ei-sosialistien käsitystä siitä, että Väliaikaisen hallituksen tulisi pitää valtaa vain siihen asti, kunnes perustuslakia säätävä yleiskokous kokoontuisi päättämään Venäjän hallitusmuodosta, mutta mikä oli sosialistisen vallankumouksellisen puolueen pitkään julistaman tavoitteen mukaista. Hän muodosti viisijäsenisen johtokunnan, johon kuuluivat hän itse, ulkoministeri Mihail Tereshtshenko, sotaministeri kenraali Aleksandr Verhovski , laivastoministeri amiraali Dmitri Verderevski ja posti- ja lennätinministeri Aleksei Nikitin . Hän säilytti paikkansa lokakuussa 1917 muodostetussa lopullisessa koalitiohallituksessa, kunnes bolsevikit syrjäyttivät sen 7. marraskuuta 1917.
Kerenskillä oli edessään suuri haaste: kolme vuotta kestänyt osallistuminen maailmansotaan oli uuvuttanut Venäjää, kun taas väliaikainen hallitus tarjosi vain vähän motivaatioita voiton saavuttamiselle lukuunottamatta sitä, että se jatkaisi edelleen velvollisuuksiaan liittolaisiaan kohtaan. Venäjän jatkuva osallistuminen sotaan ei ollut suosittua ala- ja keskiluokan eikä varsinkaan sotilaiden keskuudessa. He kaikki olivat uskoneet, että Venäjä lopettaisi taistelut, kun väliaikainen hallitus ottaisi vallan, ja tunsivat sittemmin tulleensa petetyiksi. Lisäksi Vladimir Lenin ja hänen bolshevikkipuolueensa lupasivat kommunistisessa järjestelmässä ”rauhaa, maata ja leipää”. Venäjän armeija, joka oli sotaväsynyt, huonosti varustettu, lannistunut ja kuriton, oli hajoamassa, ja sotilaita karkasi runsaasti. Syksyyn 1917 mennessä arviolta kaksi miljoonaa miestä oli epävirallisesti jättänyt armeijan.
Kerenski ja muut poliittiset johtajat jatkoivat Venäjän osallistumista ensimmäiseen maailmansotaan, koska he ajattelivat, että mikään muu kuin kunniakas voitto oli ainoa tie eteenpäin, ja koska he pelkäsivät, että sotaponnistelujen jo ennestään valtavan rasituksen alaisena olleesta taloudesta saattaisi tulla yhä epävakaampi, jos elintärkeät toimitukset Ranskasta ja Yhdistyneestä Kuningaskunnasta lakkaisivat. Dilemma siitä, pitäisikö vetäytyä, oli suuri, ja Kerenskin epäjohdonmukainen ja epäkäytännöllinen politiikka horjutti entisestään armeijaa ja koko maata.
Kerenski harjoitti lisäksi politiikkaa, joka eristi oikeistokonservatiivit, sekä demokraattisesti että monarkistisesti suuntautuneet. Hänen filosofiansa ”ei vihollisia vasemmalle” antoi bolševikeille paljon valtaa ja vapaat kädet, mikä mahdollisti sen, että he saivat haltuunsa Petrogradin ja Moskovan neuvostojen sotilashaaran eli ”voyenkan” (ven. Военка). Lavr Kornilovin ja muiden upseerien pidättäminen jätti hänet ilman vahvoja liittolaisia bolshevikkeja vastaan, jotka olivat lopulta Kerenskin vahvimpia ja päättäväisimpiä vastustajia, toisin kuin oikeisto, josta kehittyi valkoinen liike.