1917, сентябрь — освобожден из заключения и избран председателем Петроградского Совета.
1917, сентябрь — участвовал в Демократическом совещании.
1917, октябрь — объявил на Демократическом совещании о разрыве большевиков с совещанием и образованным им Предпарламентом.
1917, октябрь — выступил инициатором образования Военно-революционного комитета при Петроградском Совете и фактически возглавил его деятельность.
1917, октябрь — руководил государственным переворотом в Петрограде и участвовал во II Всероссийском съезде Советов, на котором был включен в состав правительства — Совета народных комиссаров — в качестве наркома по иностранным делам.
1917, декабрь — возглавил советскую делегацию на переговорах с центральными державами в г. Брест-Литовске.
1918, январь — объявил на переговорах, что Россия отказывается подписать мир, но войну прекращает и демобилизует армию.
1918, февраль — покинул пост наркома по иностранным делам.
1918, март — назначен наркомом по военным делам (вслед за этим стал наркомом по военным и морским делам) и председателем Высшего военного совета (в сентябре этот орган был преобразован в Революционный военный совет Республики).
1918, август — совершил первый выезд на фронт в район г. Свияж-ска в специально сформированном поезде наркомвоенмора.
1918, август — декабрь — произошел конфликт Троцкого со Сталиным по вопросам, связанным с характером Красной армии, использованием военных специалистов и др.
1919, март — Троцкий участвовал в I конгрессе Коммунистического интернационала, написал «Манифест Коммунистического Интернационала к пролетариям всего мира».
1919, март — выступил перед началом VIII съезда РКП(б) против военной оппозиции, за строительство регулярной и дисциплинированной армии (в съезде не участвовал в связи с выездом на фронт).
1919, март — после VIII съезда РКП(б) был избран в состав образованного этим съездом Политбюро ЦК РКП(б).
1919, июль — август — выступил против «периферийной стратегии» борьбы против армии Деникина, за наступление по направлению Харьков — Донбасс.
1919, октябрь — ноябрь — возглавил оборону Петрограда против армии генерала Юденича.
1919, ноябрь — награжден орденом Красного Знамени.
1919, декабрь — написал тезисы о введении всеобщей трудовой повинности.
1920, январь — внес проект постановления о Первой армии труда, принятый с изменениями Советом труда и обороны.
1920, февраль — обратился в ЦК РКП(б) с предложением о частичной замене продовольственной разверстки натуральным налогом, которое было отвергнуто.