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、革命军事委员会主席、铁道人民委员。1918年到1922年间，在苏联国内战争中组织、领导苏联红军对抗支持沙皇的白军，对内战胜利和苏联反抗美国、英国、法国、波兰、日本、芬兰、爱沙尼亚、拉脱维