Când a izbucnit Revoluția din februarie 1917, Kerenski – împreună cu Pavel Miliukov – a fost unul dintre cei mai proeminenți lideri ai acesteia. Fiind unul dintre cei mai cunoscuți oratori ai Dumei împotriva monarhiei și ca avocat și apărător al multor revoluționari, Kerensky a devenit membru al Comitetului provizoriu al Dumei de Stat și a fost ales vicepreședinte al Sovietului de la Petrograd, nou format. Aceste două organisme, Duma și Sovietul de la Petrograd, sau – mai bine zis – comitetele lor executive respective, au devenit în curând antagoniști unul altuia în majoritatea chestiunilor, cu excepția celor referitoare la sfârșitul autocrației țarului.
Sovietele de la Petrograd au ajuns să cuprindă între 3.000 și 4.000 de membri, iar întrunirile lor se puteau îneca într-o învălmășeală de oratorii nesfârșite. La reuniunea din 12 martie 1917 – 13 martie 1917 s-a format Comitetul Executiv al Sovietului de la Petrograd, sau Ispolkom – un comitet autoproclamat, cu (în cele din urmă) trei membri din fiecare dintre partidele reprezentate în Soviet. Kerensky a devenit unul dintre membrii care reprezentau Partidul Social-Revoluționar (SR).
La 14 martie 1917, fără nicio consultare cu guvernul, Ispolkom-ul Sovietului a emis infamul Ordin nr. 1, destinat doar garnizoanei de 160.000 de oameni din Petrograd, dar interpretat curând ca fiind aplicabil tuturor soldaților de pe front. Ordinul prevedea ca toate unitățile militare să formeze comitete precum Sovietul din Petrograd. Acest lucru a dus la confuzie și la „decapitarea autorității ofițerilor”; în plus, „Ordinul nr. 3” stipula că armata era subordonată Ispolkom-ului în ierarhia politică. Ideile au venit de la un grup de socialiști și urmăreau să limiteze puterea ofițerilor la afacerile militare. Intelectualii socialiști credeau că ofițerii erau cele mai probabile elemente contrarevoluționare. Rolul lui Kerensky în aceste ordine este neclar, dar a participat la decizii. Dar, așa cum înainte de revoluție îi apărase pe mulți dintre cei care nu-l plăceau pe țar, acum a salvat viețile multor funcționari publici ai țarului care urmau să fie linșați de mulțimi.
În plus, Duma a format un comitet executiv care a devenit în cele din urmă așa-numitul Guvern Provizoriu Rus. Întrucât exista puțină încredere între Ispolkom și acest guvern (și întrucât era pe cale să accepte funcția de procuror general în cadrul guvernului provizoriu), Kerenski a ținut un discurs extrem de înflăcărat, nu doar în fața Ispolkom-ului, ci în fața întregului Soviet de la Petrograd. Apoi a jurat, în calitate de ministru, să nu încalce niciodată valorile democratice și și-a încheiat discursul cu cuvintele: „Nu pot trăi fără popor. În momentul în care veți începe să vă îndoiți de mine, atunci ucideți-mă”. Marea majoritate (muncitori și soldați) l-a aplaudat copios, iar Kerenski a devenit acum primul și singurul care a participat atât la guvernul provizoriu, cât și la Ispolkom. În calitate de legătură între Ispolkom și guvernul provizoriu, destul de ambițiosul Kerenski avea să beneficieze de pe urma acestei poziții.
După prima criză guvernamentală legată de nota secretă a lui Pavel Miliukov prin care Rusia își reangaja Rusia la obiectivele sale inițiale de război la 2-4 mai, Kerenski a devenit ministrul de război și figura dominantă în guvernul de coaliție socialist-liberal nou format. La 10 mai (calendarul iulian), Kerenski a pornit spre front și a vizitat divizie după divizie, îndemnându-i pe oameni să își facă datoria. Discursurile sale au fost impresionante și convingătoare pentru moment, dar nu au avut un efect durabil’. Sub presiunea Aliaților de a continua războiul, la 1 iulie 1917 a lansat ceea ce a devenit cunoscut sub numele de Ofensiva Kerensky împotriva Armatei Austro-Ungare/Germane de Sud. La început încununată de succes, ofensiva a întâmpinat curând o rezistență puternică, iar Puterile Centrale au ripostat cu un contraatac puternic. Armata rusă s-a retras și a suferit pierderi grele, iar din numeroasele incidente de dezertare, sabotaj și revoltă a reieșit clar că armata nu mai era dispusă să atace.
Armata l-a criticat puternic pe Kerenski pentru politicile sale liberale, care includeau deposedarea ofițerilor de mandatele lor și predarea controlului către „comitetele de soldați” cu înclinații revoluționare (rusă: солдатские комитеты, romanizat: soldatskie komitety) în schimb; abolirea pedepsei cu moartea; și permiterea agitatorilor revoluționari să fie prezenți pe front. Mulți ofițeri se refereau în glumă la comandantul-șef Kerenski ca fiind „convingătorul-șef”
La 2 iulie 1917, prima coaliție a guvernului provizoriu s-a prăbușit din cauza chestiunii autonomiei Ucrainei. În urma tulburărilor din Zilele din iulie de la Petrograd (3-7 iulie 1917) și a suprimării oficiale a bolșevicilor, Kerenski i-a succedat prințului Lvov în funcția de prim-ministru al Rusiei la 21 iulie 1917. În urma Afacerii Kornilov, o tentativă de lovitură de stat militară la sfârșitul lunii august, și a demisiei celorlalți miniștri, el s-a numit și comandant suprem-șef.
La 15 septembrie, Kerenski a proclamat Rusia republică, ceea ce contravenea înțelegerii celor care nu erau socialiști că guvernul provizoriu ar trebui să dețină puterea doar până când o Adunare Constituantă se va întruni pentru a decide forma de guvernământ a Rusiei, dar care era în concordanță cu obiectivul declarat de mult timp al Partidului Socialist Revoluționar. El a format un Directorat format din cinci membri, din care făceau parte el însuși, ministrul Afacerilor Externe Mihail Tereșcenko, ministrul Războiului, generalul Aleksandr Verjovski , ministrul Marinei, amiralul Dmitri Verderevski, și ministrul Poștelor și Telegrafelor, Aleksei Nikitin . Și-a păstrat postul în guvernul final de coaliție din octombrie 1917 până când bolșevicii l-au răsturnat la 7 noiembrie 1917.
Kerensky s-a confruntat cu o provocare majoră: trei ani de participare la Războiul Mondial epuizaseră Rusia, în timp ce guvernul provizoriu oferea puține motivații pentru o victorie în afară de continuarea obligațiilor Rusiei față de aliații săi. Continuarea implicării Rusiei în război nu era populară în rândul claselor de jos și de mijloc, și mai ales nu era populară în rândul soldaților. Cu toții au crezut că Rusia va înceta să mai lupte atunci când guvernul provizoriu va prelua puterea, iar ulterior s-au simțit înșelați. În plus, Vladimir Lenin și partidul său bolșevic promiteau „pace, pământ și pâine” în cadrul unui sistem comunist. Armata rusă, obosită de război, prost echipată, deznădăjduită și indisciplinată, era în curs de dezintegrare, iar soldații dezertau în număr mare. Până în toamna anului 1917, se estimează că aproximativ două milioane de oameni părăsiseră neoficial armata.
Kerenski și alți lideri politici au continuat implicarea Rusiei în Primul Război Mondial, considerând că nimic altceva decât o victorie glorioasă era singura cale de urmat și temându-se că economia, deja supusă unui stres uriaș din cauza efortului de război, ar putea deveni din ce în ce mai instabilă dacă proviziile vitale din Franța și din Marea Britanie ar înceta să mai curgă. Dilema de a se retrage sau nu a fost una mare, iar politicile inconsecvente și nepractice ale lui Kerenski au destabilizat și mai mult armata și țara în general.
În plus, Kerenski a adoptat o politică care i-a izolat pe conservatorii de dreapta, atât democrați, cât și de orientare monarhistă. Filozofia sa de „fără dușmani la stânga” i-a împuternicit foarte mult pe bolșevici și le-a dat mână liberă, permițându-le să preia brațul militar sau „voyenka” (în rusă: Военка) al sovietelor de la Petrograd și Moscova. Arestarea lui Lavr Kornilov și a altor ofițeri l-a lăsat fără aliați puternici împotriva bolșevicilor, care au sfârșit prin a fi cei mai puternici și mai hotărâți adversari ai lui Kerenski, spre deosebire de aripa dreaptă, care a evoluat în Mișcarea Albă.
.