Lorsque la Révolution de février éclate en 1917, Kerensky – avec Pavel Milyukov – en est l’un des dirigeants les plus en vue. En tant que l’un des orateurs les plus connus de la Douma contre la monarchie et en tant qu’avocat et défenseur de nombreux révolutionnaires, Kerensky est devenu membre du Comité provisoire de la Douma d’État et a été élu vice-président du Soviet de Petrograd nouvellement formé. Ces deux organes, la Douma et le Soviet de Petrograd, ou – plutôt – leurs comités exécutifs respectifs, devinrent rapidement antagonistes l’un de l’autre sur la plupart des sujets, sauf en ce qui concerne la fin de l’autocratie du Tsar.
Le Soviet de Petrograd s’agrandit pour comprendre 3000 à 4000 membres, et leurs réunions pouvaient se noyer dans un flou d’oraisons interminables. Lors de la réunion du 12 mars 1917 au 13 mars 1917, le comité exécutif du Soviet de Petrograd, ou Ispolkom, s’est formé – un comité autoproclamé, avec (éventuellement) trois membres de chacun des partis représentés au Soviet. Kerensky est devenu l’un des membres représentant le parti social-révolutionnaire (les SR).
Le 14 mars 1917, sans aucune consultation avec le gouvernement, l’Ispolkom du Soviet a émis l’infâme ordre n° 1, destiné uniquement à la garnison de Petrograd, forte de 160 000 hommes, mais rapidement interprété comme applicable à tous les soldats au front. L’ordre stipulait que toutes les unités militaires devaient former des comités comme le Soviet de Petrograd. Cela a entraîné une confusion et un « dépouillement de l’autorité des officiers » ; en outre, l' »ordre n° 3″ stipulait que l’armée était subordonnée à l’Ispolkom dans la hiérarchie politique. Ces idées émanent d’un groupe de socialistes et visent à limiter le pouvoir des officiers aux affaires militaires. Les intellectuels socialistes pensaient que les officiers étaient les éléments contre-révolutionnaires les plus probables. Le rôle de Kerensky dans ces ordres n’est pas clair, mais il a participé aux décisions. Mais tout comme avant la révolution, il avait défendu de nombreuses personnes qui n’aimaient pas le tsar, il a maintenant sauvé la vie de nombreux fonctionnaires du tsar sur le point d’être lynchés par des foules.
En outre, la Douma a formé un comité exécutif qui est finalement devenu le soi-disant gouvernement provisoire russe. Comme il y avait peu de confiance entre l’Ispolkom et ce gouvernement (et comme il était sur le point d’accepter le poste de procureur général dans le gouvernement provisoire), Kerensky a prononcé un discours des plus passionnés, non seulement devant l’Ispolkom, mais devant tout le Soviet de Petrograd. Il a ensuite juré, en tant que ministre, de ne jamais violer les valeurs démocratiques, et a terminé son discours par ces mots : « Je ne peux pas vivre sans le peuple. Au moment où vous commencerez à douter de moi, alors tuez-moi. » L’immense majorité (ouvriers et soldats) lui donne de grands applaudissements, et Kerensky devient maintenant le premier et le seul à avoir participé à la fois au Gouvernement provisoire et à l’Ispolkom. En tant que lien entre l’Ispolkom et le gouvernement provisoire, Kerensky, assez ambitieux, avait tout à gagner de cette position.
Après la première crise gouvernementale sur la note secrète de Pavel Milyukov réengageant la Russie dans ses objectifs de guerre initiaux le 2-4 mai, Kerensky devient le ministre de la guerre et la figure dominante du gouvernement de coalition socialiste-libéral nouvellement formé. Le 10 mai (calendrier julien), Kerensky part pour le front et visite les divisions les unes après les autres, exhortant les hommes à faire leur devoir. Ses discours étaient impressionnants et convaincants pour le moment, mais ils n’ont eu que peu d’effet durable ». Sous la pression des Alliés pour poursuivre la guerre, il a lancé ce qui est devenu l’offensive Kerensky contre l’armée austro-hongroise/allemande du Sud le 1er juillet 1917. D’abord réussie, l’offensive se heurte bientôt à une forte résistance et les Puissances centrales ripostent par une forte contre-attaque. L’armée russe bat en retraite et subit de lourdes pertes, et il devient évident, au vu des nombreux incidents de désertion, de sabotage et de mutinerie, que l’armée n’est plus disposée à attaquer.
Les militaires critiquaient fortement Kerensky pour sa politique libérale, qui consistait notamment à dépouiller les officiers de leurs mandats et à remettre le contrôle aux « comités de soldats » (russe : солдатские комитеты, romanisé : soldatskie komitety), l’abolition de la peine de mort et l’autorisation de la présence d’agitateurs révolutionnaires sur le front. De nombreux officiers appelaient en plaisantant le commandant en chef Kerensky le « persuadeur en chef »
Le 2 juillet 1917, la première coalition du gouvernement provisoire s’effondre sur la question de l’autonomie de l’Ukraine. Après les troubles des Journées de juillet à Petrograd (3-7 juillet 1917) et la suppression officielle des bolcheviks, Kerensky succède au prince Lvov comme Premier ministre de Russie le 21 juillet 1917. À la suite de l’affaire Kornilov, d’une tentative de coup d’État militaire à la fin du mois d’août, et de la démission des autres ministres, il s’est également nommé commandant en chef suprême.
Le 15 septembre, Kerensky a proclamé la Russie république, ce qui était contraire à la compréhension des non-socialistes selon laquelle le gouvernement provisoire ne devait rester au pouvoir que jusqu’à ce qu’une Assemblée constituante se réunisse pour décider de la forme de gouvernement de la Russie, mais qui était conforme à l’objectif longtemps proclamé du Parti socialiste révolutionnaire. Il forme un Directoire de cinq membres, composé de lui-même, du ministre des Affaires étrangères Mikhaïl Terechtchenko, du ministre de la Guerre le général Alexandre Verkhovski, du ministre de la Marine l’amiral Dmitri Verderevski et du ministre des Postes et Télégraphes Alexandre Nikitine. Il conserve son poste dans le gouvernement de coalition final d’octobre 1917 jusqu’à ce que les bolcheviks le renversent le 7 novembre 1917.
Kerensky est confronté à un défi majeur : trois années de participation à la guerre mondiale ont épuisé la Russie, tandis que le gouvernement provisoire offre peu de motivation pour une victoire en dehors de la poursuite des obligations de la Russie envers ses alliés. La poursuite de la participation de la Russie à la guerre n’est pas populaire parmi les classes inférieures et moyennes, et surtout pas populaire parmi les soldats. Ils avaient tous cru que la Russie cesserait de se battre lorsque le gouvernement provisoire aurait pris le pouvoir, et ils se sont ensuite sentis trompés. De plus, Vladimir Lénine et son parti bolchevique promettaient « la paix, la terre et le pain » dans un système communiste. L’armée russe, épuisée par la guerre, mal équipée, découragée et indisciplinée, se désintègre et les soldats désertent en grand nombre. À l’automne 1917, on estime que deux millions d’hommes avaient officieusement quitté l’armée.
Kerensky et d’autres dirigeants politiques ont maintenu la participation de la Russie à la Première Guerre mondiale, pensant que rien d’autre qu’une victoire glorieuse était la seule voie à suivre, et craignant que l’économie, déjà soumise à un énorme stress en raison de l’effort de guerre, ne devienne de plus en plus instable si les fournitures vitales en provenance de France et du Royaume-Uni cessaient d’affluer. Le dilemme de savoir s’il fallait se retirer était grand, et les politiques incohérentes et peu pratiques de Kerensky ont déstabilisé davantage l’armée et le pays dans son ensemble.
En outre, Kerensky a adopté une politique qui a isolé les conservateurs de droite, à la fois démocratiques et monarchistes. Sa philosophie de « pas d’ennemis à gauche » a considérablement renforcé le pouvoir des bolcheviks et leur a donné les coudées franches, leur permettant de prendre le contrôle de la branche militaire ou « voyenka » (russe : Военка) des Soviets de Petrograd et de Moscou. Son arrestation de Lavr Kornilov et d’autres officiers l’a laissé sans alliés solides contre les bolcheviks, qui ont fini par être les adversaires les plus forts et les plus déterminés de Kerensky, par opposition à l’aile droite, qui a évolué vers le mouvement blanc.