美回国，但被加拿大的英国当局扣留了一个月，后俄国临时政府总理克伦斯基、外交部长米留可夫要求英国政府释放托洛茨基。回国后，参加“区联派”。
领导苏俄.之后由于公开表示支持列宁等布尔什维克领导人的主张而被临时政府逮捕入狱，入狱期间区联派加入俄国社会民主工党（布尔什维克），托洛茨基以第三高票当选布尔什维克党中央委员（少列宁两票）、之后又当选布尔什维克党第一届政治局委员，出狱后当选彼得格勒苏维埃主席，该职位是十月革命的最高领导人。十月革命胜利之后历任外交人民委员、军事人民委员、革命军事委员