A februári forradalom kitörésekor, 1917-ben Kerensky – Pavel Miljukovval együtt – az egyik legjelentősebb vezetője volt. A Duma egyik legismertebb monarchiaellenes szónokaként, valamint számos forradalmár ügyvédjeként és védelmezőjeként Kerenszkij az Állami Duma Ideiglenes Bizottságának tagja lett, és az újonnan alakult Petrográdi Szovjet alelnökévé választották. Ez a két testület, a Duma és a Petrográdi Szovjet, illetve – inkább – a végrehajtó bizottságaik hamarosan egymás ellenfeleivé váltak a legtöbb kérdésben, kivéve a cári önkényuralom megszűnését illetően.
A Petrográdi Szovjet 3000-4000 tagúra nőtt, és üléseik örökös szónoklatok homályába fulladhattak. Az 1917. március 12. és 1917. március 13. közötti ülésen megalakult a Petrográdi Szovjet Végrehajtó Bizottsága, vagyis az Iszkolkom – egy önjelölt bizottság, amelynek (végül) minden, a szovjetben képviselt pártból három-három tagja volt. Kerenszkij lett az egyik tag, aki a Szociálforradalmi Pártot (az SR-t) képviselte.
1917. március 14-én a kormánnyal való bármiféle egyeztetés nélkül a Szovjet Iszpolkomja kiadta a hírhedt 1. számú parancsot, amelyet csak a 160 000 fős petrográdi helyőrségnek szántak, de hamarosan úgy értelmezték, hogy a fronton lévő összes katonára vonatkozik. A parancs előírta, hogy minden katonai egységnek a petrográdi szovjethez hasonló bizottságokat kell alakítania. Ez zűrzavarhoz és “a tisztek tekintélyének megfosztásához” vezetett; továbbá a “3. számú parancs” előírta, hogy a katonaság a politikai hierarchiában az ispolkomnak van alárendelve. Az elképzelések szocialisták egy csoportjától származnak, és a tisztek hatalmának a katonai ügyekre való korlátozását célozták. A szocialista értelmiségiek úgy vélték, hogy a tisztek a legvalószínűbb ellenforradalmi elemek. Kerensky szerepe ezekben a parancsokban nem világos, de részt vett a döntésekben. De ahogy a forradalom előtt sokakat megvédett, akik nem kedvelték a cárt, most megmentette a csőcselék által meglincselni készülő cári hivatalnokok közül sokak életét.
A Duma emellett megalakította a végrehajtó bizottságot, amely végül az úgynevezett orosz Ideiglenes Kormány lett. Mivel az ispolkom és ez a kormány között kevés bizalom volt (és mivel az Ideiglenes Kormány főügyészi tisztségét készült elfogadni), Kerenszkij igen szenvedélyes beszédet tartott, nemcsak az ispolkomhoz, hanem az egész Petrográdi Szovjethez. Ezután megesküdött, hogy miniszterként soha nem sérti meg a demokratikus értékeket, és beszédét a következő szavakkal fejezte be: “Nem tudok a nép nélkül élni. Abban a pillanatban, amikor kételkedni kezdtek bennem, akkor öljetek meg”. A hatalmas többség (munkások és katonák) nagy tapssal jutalmazta, és Kerenszkij most lett az első és egyetlen, aki az Ideiglenes Kormányban és az Iszpolkomban is részt vett. Az Iszpolcom és az Ideiglenes Kormány közötti összekötő kapocsként a meglehetősen ambiciózus Kerenszkij hasznot húzhatott ebből a pozícióból.
A május 2-4-én Pavel Miljukov titkos feljegyzése miatt kialakult első kormányválság után, amelyben Oroszországot újra elkötelezte eredeti háborús céljai mellett, Kerenszkij lett a hadügyminiszter és az újonnan alakult szocialista-liberális koalíciós kormány meghatározó alakja. Május 10-én (Julián-naptár szerint) Kerenszkij elindult a frontra, és egyik hadosztályt a másik után látogatta meg, sürgetve az embereket, hogy teljesítsék kötelességüket. Beszédei egyelőre lenyűgözőek és meggyőzőek voltak, de kevéssé voltak tartós hatásúak”. A háború folytatása érdekében a szövetségesek nyomására 1917. július 1-jén megindította az osztrák-magyar-német déli hadsereg ellen a Kerensky-offenzíva néven ismertté vált támadást. Az offenzíva eleinte sikeres volt, de hamarosan erős ellenállásba ütközött, és a központi hatalmak erős ellentámadással vágtak vissza. Az orosz hadsereg visszavonult, súlyos veszteségeket szenvedett, és számos dezertálás, szabotázs és zendülés miatt világossá vált, hogy a hadsereg nem hajlandó tovább támadni.
A katonaság hevesen bírálta Kerenszkijt liberális politikája miatt, amelynek része volt a tisztek megfosztása mandátumuktól és az irányítás átadása a forradalmi beállítottságú “katona bizottságoknak” (orosz: солдатские комитеты, románul: soldatskie komitety); a halálbüntetés eltörlése; és a forradalmi agitátorok jelenlétének engedélyezése a fronton. Sok tiszt tréfásan úgy emlegette Kerenszkij főparancsnokot, mint “főgyőzőt”
1917. július 2-án az Ideiglenes Kormány első koalíciója összeomlott Ukrajna autonómiájának kérdésén. A petrográdi Júliusi Napok zavargásait (1917. július 3-7.) és a bolsevikok hivatalos elnyomását követően 1917. július 21-én Kerenszkij követte Lvov herceget Oroszország miniszterelnökeként. A Kornilov-ügyet, az augusztus végi katonai puccskísérletet és a többi miniszter lemondását követően ő nevezte ki magát a legfőbb főparancsnoknak is.
Szeptember 15-én Kerenski kikiáltotta Oroszországot köztársaságnak, ami ellentétes volt a nem szocialisták azon felfogásával, hogy az Ideiglenes Kormány csak addig maradjon hatalmon, amíg egy Alkotmányozó Gyűlés össze nem ül, hogy döntsön Oroszország államformájáról, de összhangban volt a Szocialista Forradalmi Párt régóta hirdetett céljával. Megalakította az öttagú Direktóriumot, amely magából, Mihail Terescsenko külügyminiszterből, Alekszandr Verhovszkij hadügyminiszterből, Dmitrij Verderevszkij tengernagyból és Alekszej Nyikitin posta- és táviratügyi miniszterből állt. Az 1917. októberi végleges koalíciós kormányban is megtartotta posztját, amíg a bolsevikok 1917. november 7-én meg nem buktatták.
Kerenszkijnek nagy kihívással kellett szembenéznie: a világháborúban való hároméves részvétel kimerítette Oroszországot, míg az ideiglenes kormány a szövetségesekkel szembeni orosz kötelezettségek folytatásán kívül kevés motivációt nyújtott a győzelemhez. Oroszország további részvétele a háborúban nem volt népszerű az alsó és középosztály, és különösen nem volt népszerű a katonák körében. Mindannyian azt hitték, hogy Oroszország abbahagyja a harcot, amikor az Ideiglenes Kormány átveszi a hatalmat, és ezt követően becsapva érezték magukat. Ráadásul Vlagyimir Lenin és bolsevik pártja “békét, földet és kenyeret” ígért a kommunista rendszerben. A háborúban megfáradt, rosszul felszerelt, csüggedt és fegyelmezetlen orosz hadsereg szétesőben volt, a katonák nagy számban dezertáltak. 1917 őszére becslések szerint kétmillió férfi hagyta el nem hivatalosan a hadsereget.
Kerenszkij és más politikai vezetők folytatták Oroszország részvételét az I. világháborúban, mivel úgy gondolták, hogy csak a dicsőséges győzelem az egyetlen út, és attól tartottak, hogy a háborús erőfeszítések miatt amúgy is hatalmas nyomás alatt álló gazdaság egyre instabilabbá válhat, ha megszűnnek a Franciaországból és az Egyesült Királyságból érkező létfontosságú szállítmányok. Nagy volt a dilemma, hogy vissza kell-e vonulni, és Kerenszkij következetlen és gyakorlatiatlan politikája tovább destabilizálta a hadsereget és az egész országot.
Kerenszkij ráadásul olyan politikát folytatott, amely elszigetelte a jobboldali konzervatívokat, mind a demokratikus, mind a monarchista irányultságúakat. A “baloldali ellenségek nélkül” filozófiája nagymértékben megerősítette a bolsevikokat, és szabad kezet adott nekik, lehetővé téve számukra, hogy átvegyék a petrográdi és moszkvai szovjetek katonai karát vagy “voyenka” (oroszul: Военка). Lavr Kornilov és más tisztek letartóztatása erős szövetségesek nélkül hagyta őt a bolsevikokkal szemben, akik végül Kerensky legerősebb és legelszántabb ellenfelei lettek, szemben a jobbszárnnyal, amely a fehér mozgalommá fejlődött.