Toen in 1917 de Februarirevolutie uitbrak, was Kerenski – samen met Pavel Milyukov – een van de meest prominente leiders. Als een van de bekendste sprekers van de Doema tegen de monarchie en als advocaat en verdediger van vele revolutionairen, werd Kerenski lid van het Voorlopig Comité van de Staatsdoema en werd hij gekozen tot vice-voorzitter van de pas opgerichte Petrograd Sovjet. Deze twee organen, de Doema en de Petrograd Sovjet, of – beter gezegd – hun respectievelijke uitvoerende comités, werden spoedig elkaars antagonisten in de meeste zaken, behalve wat het einde van de autocratie van de tsaar betrof.
De Petrograd Sovjet groeide uit tot 3000 à 4000 leden, en hun vergaderingen konden verdrinken in een waas van eeuwige oraties. Op de vergadering van 12 maart 1917 tot 13 maart 1917 vormde zich het Uitvoerend Comité van de Petrogradse Sovjet, of Ispolkom – een zelfbenoemd comité, met (uiteindelijk) drie leden van elk van de partijen die in de Sovjet vertegenwoordigd waren. Kerenski werd een van de leden die de Sociaal Revolutionaire Partij (de SR) vertegenwoordigden.
Op 14 maart 1917 vaardigde de Ispolkom van de Sovjet, zonder enig overleg met de regering, het beruchte Bevel Nr. 1 uit, dat alleen bedoeld was voor het 160.000-koppige garnizoen van Petrograd, maar al snel werd geïnterpreteerd als van toepassing op alle soldaten aan het front. De order bepaalde dat alle militaire eenheden comités moesten vormen zoals de Petrograd Sovjet. Dit leidde tot verwarring en “onttrekking van het gezag van de officieren”; verder bepaalde “Order No. 3” dat het leger in de politieke hiërarchie ondergeschikt was aan de Ispolkom. De ideeën waren afkomstig van een groep socialisten en hadden tot doel de macht van de officieren te beperken tot militaire zaken. De socialistische intellectuelen waren van mening dat de officieren de meest waarschijnlijke contrarevolutionaire elementen waren. Kerenski’s rol in deze bevelen is onduidelijk, maar hij nam deel aan de beslissingen. Maar net zoals hij voor de revolutie velen had verdedigd die de tsaar niet mochten, redde hij nu het leven van veel van de ambtenaren van de tsaar die op het punt stonden te worden gelyncht door menigten.
Daarnaast vormde de Doema een uitvoerend comité dat uiteindelijk de zogenaamde Russische Voorlopige Regering werd. Omdat er weinig vertrouwen was tussen de Ispolkom en deze regering (en omdat hij op het punt stond het ambt van procureur-generaal in de Voorlopige Regering te aanvaarden), hield Kerenski een zeer hartstochtelijke toespraak, niet alleen voor de Ispolkom, maar voor de gehele Sovjet van Petrograd. Hij zwoer toen, als minister, nooit de democratische waarden te zullen schenden, en eindigde zijn toespraak met de woorden “Ik kan niet leven zonder het volk. Op het moment dat jullie aan mij beginnen te twijfelen, dood mij dan.” De grote meerderheid (arbeiders en soldaten) gaf hem een groot applaus, en Kerenski werd nu de eerste en de enige die deelnam aan zowel de Voorlopige Regering als de Ispolkom. Als link tussen de Ispolkom en de Voorlopige Regering kon de nogal ambitieuze Kerenski van deze positie profiteren.
Na de eerste regeringscrisis over de geheime nota van Pavel Milyukov, waarin Rusland zich op 2-4 mei opnieuw aan zijn oorspronkelijke oorlogsdoelen committeerde, werd Kerenski minister van Oorlog en de dominerende figuur in de nieuw gevormde socialistisch-liberale coalitieregering. Op 10 mei (Juliaanse kalender) vertrok Kerenski naar het front en bezocht de ene divisie na de andere om de manschappen aan te sporen hun plicht te doen. Zijn toespraken waren indrukwekkend en overtuigend voor het moment, maar hadden weinig blijvend effect. Onder druk van de Geallieerden om de oorlog voort te zetten, lanceerde hij op 1 juli 1917 wat bekend werd als het Kerenski Offensief tegen het Oostenrijks-Hongaarse/Duitse Zuidleger. Aanvankelijk met succes, maar al snel stuitte het offensief op hevige weerstand en de Centrale Mogendheden riposteerden met een sterke tegenaanval. Het Russische leger trok zich terug en leed zware verliezen, en uit vele incidenten van desertie, sabotage en muiterij werd duidelijk dat het leger niet langer bereid was om aan te vallen.
De militairen hadden zware kritiek op Kerenski vanwege zijn liberale beleid, dat onder meer inhield dat officieren hun mandaat werd ontnomen en dat de controle werd overgedragen aan revolutionair gezinde “comités van soldaten” (Russisch: солдатские комитеты, geromaniseerd: soldatskie komitety); afschaffing van de doodstraf; en het toestaan van de aanwezigheid van revolutionaire opruiers aan het front. Veel officieren noemden opperbevelhebber Kerenski gekscherend de “overredende opperbevelhebber”
Op 2 juli 1917 stortte de eerste coalitie van de Voorlopige Regering in elkaar over de kwestie van de autonomie van Oekraïne. Na de onlusten van de julidagen in Petrograd (3-7 juli 1917) en de officiële onderdrukking van de bolsjewieken volgde Kerenski op 21 juli 1917 prins Lvov op als premier van Rusland. Na de Kornilov-affaire, een poging tot een militaire staatsgreep eind augustus, en het aftreden van de andere ministers, benoemde hij zichzelf ook tot opperbevelhebber.
Op 15 september riep Kerenski Rusland uit tot een republiek, wat in strijd was met de opvatting van de niet-socialisten dat de Voorlopige Regering slechts aan de macht zou blijven tot een Grondwetgevende Vergadering bijeen zou komen om over Ruslands regeringsvorm te beslissen, maar wat wel in overeenstemming was met de lang verkondigde doelstelling van de Socialistische Revolutionaire Partij. Hij vormde een vijfkoppig directorium, dat bestond uit hemzelf, minister van Buitenlandse Zaken Michail Teresjtsjenko, minister van Oorlog generaal Aleksandr Verkjovski , minister van Marine admiraal Dmitri Verderevski en minister van Posterijen en Telegrafie Aleksej Nikitin . Hij behield zijn post in de definitieve coalitieregering van oktober 1917 tot de bolsjewieken die op 7 november 1917 omver wierpen.
Kerenski stond voor een grote uitdaging: drie jaar deelname aan de wereldoorlog had Rusland uitgeput, terwijl de voorlopige regering weinig motivatie voor een overwinning bood buiten de voortzetting van Ruslands verplichtingen tegenover zijn bondgenoten. De voortdurende betrokkenheid van Rusland bij de oorlog was niet populair bij de lagere en middenklasse, en al helemaal niet bij de soldaten. Zij geloofden allemaal dat Rusland zou stoppen met vechten toen de Voorlopige Regering de macht overnam, en voelden zich vervolgens bedrogen. Bovendien beloofden Vladimir Lenin en zijn bolsjewistische partij “vrede, land en brood” onder een communistisch systeem. Het Russische leger, oorlogsmoe, slecht uitgerust, ontmoedigd en slecht gedisciplineerd, viel uiteen, met soldaten die in groten getale deserteerden. Tegen de herfst van 1917 hadden naar schatting twee miljoen mannen het leger officieus verlaten.
Kerenski en andere politieke leiders zetten Ruslands betrokkenheid bij de Eerste Wereldoorlog voort, omdat ze dachten dat alleen een glorieuze overwinning de enige weg vooruit was, en omdat ze vreesden dat de economie, die al onder enorme druk stond door de oorlogsinspanningen, steeds instabieler zou worden als vitale voorraden uit Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk niet meer zouden worden aangevoerd. Het dilemma of men zich zou terugtrekken was groot, en Kerenski’s inconsequente en onpraktische beleid bracht het leger en het land in het algemeen nog meer in diskrediet.
Daarnaast voerde Kerenski een beleid dat de rechtse conservatieven, zowel de democratische als de monarchistische, isoleerde. Zijn filosofie van “geen vijanden aan de linkerkant” gaf de bolsjewieken veel macht en de vrije hand, waardoor ze de militaire arm of “vojenka” (Russisch: Военка) van de Petrograd en Moskou Sovjets konden overnemen. Zijn arrestatie van Lavr Kornilov en andere officieren liet hem zonder sterke bondgenoten tegen de bolsjewieken, die uiteindelijk Kerenski’s sterkste en meest vastberaden tegenstanders werden, in tegenstelling tot de rechtervleugel, die zich ontwikkelde tot de Witte Beweging.