בנאום שנשא בארמון טבריצ'סקי למחרת הגעתו, יצא לנין ב"תזות אפריל" שבהן קרא להפסקת התמיכה בממשלה הזמנית ולמעבר לשלטון עצמי של הפועלים במסגרת הסובייטים. תוכניתו התבססה על ברית בין שני המעמדות הנמוכים ביותר, הפרולטריון והאיכרים העניים, שבמסגרתה ייקחו הפועלים לידיהם את הפיקוח על הייצור התעשייתי ועל חלוקתו, ויולאמו כל הבנקים והאדמות החקלאיות. עמדתו של לנין הייתה שונה מהתאוריה המרקסיסטית הקלאסית, שעל פיה נדרשת התקדמות הדרגתית באמצעות שלב "בורגני" של המהפכה, והיא נתקלה לא רק בהתנגדותן של המפלגות המובילות האחרות בסובייטים, הסוציאל-רבולוציונרים והמנשביקים, אלא גם של מרבית המנהיגים הבולשביקים. אולם בשבועות הבאים השתמש לנין בהשפעתו על מנת להשיג את תמיכתם של מרבית חברי מפלגתו, ובוועידת המפלגה שהתקיימה בסוף אפריל זכה לרוב אל מול עמדת המתונים במפלגה, שאותם הוביל קמנייב.
תחת מנהיגותו של לנין פנו הבולשביקים בכיוון רדיקלי ונחוש מזה של כל המפלגות האחרות, ודגלו בהפלת הממשלה הזמנית ובהתקדמות מהירה לסוציאליזם. עקב עמדותיה, שביטאו את הרצון העממי של ההמונים, הלכה וגברה התמיכה במפלגה במהלך החודשים הבאים, במקביל לצניחה בפופולריות של הממשלה הזמנית. תמיכת המפלגה בשליטה של הפועלים בכלכלה הובילה להתפשטות הפופולריות שלה בקרב מרבית ועדי העובדים; קריאתה לפתרון מהיר של בעיית הקרקעות על ידי החרמת רכוש האצולה משכה אליה את האיכרים. בולטת במיוחד הייתה השפעתם של הבולשביקים בקרב חיילי הצבא, שהיו עייפים מהמלחמה והמורל שלהם הידרדר, וזאת בשל קריאת הבולשביקים לשלום מיידי והתנגדותם הנחרצת למתקפת יוני.
במהלך הקונגרס הכל-רוסי הראשון של הסובייטים שהתקיים בחודש יוני, הכריז לנין כי מפלגתו מוכנה לקחת על עצמה את תפיסת השלטון - הצהרה שהתקבלה בבוז, היות שהבולשביקים היו במיעוט ניכר. במטרה לבחון את כוחה של המפלגה בקרב ההמונים, חרף נחיתותה המספרית, פעלו לנין והוועד המרכזי לארגון הפגנה חמושה מטעם הבולשביקים ב-10 ביוני. ההפגנה לא אושרה על ידי קונגרס הסובייטים שהתקיים באותם ימים, ובערב שקדם למועדה המתוכנן התכנס הוועד המרכזי של המפלגה והחליט על ביטולה. אף על פי כן, בהפגנה שאורגנה על ידי הסובייט עצמו ב-18 ביוני, שלטו סיסמאותיהם של הבולשביקים שקראו לשים קץ למלחמה ולהעביר את השלטון לידי הסובייטים.
בין 3 ל-7 ביולי פתחו בהפגנות המוניות אלפי פועלים, חיילים ומלחים מקרונשטדט שביקשו לצאת מהמלחמה, ועמדו בפני התקוממות נגד השלטון. לנין הביע ספקנות באשר למאורעות, וניסה להניא את החיילים מהתקוממות, אך הוועד המרכזי של המפלגה החליט לעמוד בראש ההפגנות נגד המשטר. הממשלה הזמנית פיזרה את ההפגנות בכוח רב, שכלל ירי במפגינים לא-חמושים. ראש הממשלה החדש, אלכסנדר קֶרֶנְסקי שמונה בעקבות משבר יולי, הוציא צווים למעצרם של לנין ומנהיגים בולשביקים אחרים, והאשים אותם כסוכנים שפועלים בשירות גרמניה. אף ששקל בתחילה להסגיר עצמו לידי המשטרה, הוברח לנין לפינלנד בסיועו של סטלין. ממקום גלותו כתב את הספר "מדינה ומהפכה", שנחשב לאחד מחיבוריו האוטופיים, ובו תיאר את מבנה המדינה הסוציאליסטית ואת תהליך גוויעתה של מדינה זו.
לאחר ניסיון ההפיכה של גנרל קוֹרנִילוֹב בסוף אוגוסט, הפכו הבולשביקים לכוח מרכזי בפוליטיקה הרוסית. מרבית ועדי העובדים, ששאפו לסלק את בעלי המפעלים ולקחת לעצמם את ניהול התעשייה, העבירו את תמיכתם לבולשביקים. גם מועצות החיילים, שרצו להשתחרר מהמשמעת הצבאית ומאסו בלחימה הקשה נגד גרמניה, הושפעו במידה רבה מהמפלגה, ואיכרים עניים רבים הזדהו עם קריאתה להחרמת האדמות שבידי בני המעמדות העשירים. התגברות הפופולריות של המפלגה הובילה לכך שזכתה ברוב בסובייטים של שתי הערים הגדולות, פטרוגרד ומוסקבה. לנין זיהה את ההתפתחויות כהזדמנות שאין להחמיצה עבור הבולשביקים, וממקום גלותו פנה במכתבים רבים לוועד המרכזי של המפלגה בדרישה לתפוס את השלטון.
תפיסת השלטון.
בתחילת אוקטובר חזר לנין לפטרוגרד בתחפושת, כשזקנו מגולח. בכינוס חשאי של הוועד המרכזי ב-10 באוקטובר הצליח לשכנע את מרבית חבריו לצאת לתפיסת השלטון, כשרק לב קַאמֶנְיֶיב וזִינוֹבְיֶיב התנגדו. לאון טרוצקי, שהצטרף לבולשביקים מספר חודשים קודם לכן, לקח על עצמו את הנהגת "הוועד הצבאי המהפכני", שהורכב מחברי הסובייט של פטרוגרד. בלילה שבין 24 ו-25 באוקטובר תפסו לוחמי הוועד את המבנים העיקריים בעיר, ולמחרת הכריז לנין בפני הסובייט של פטרוגרד על נפילת הממשלה הזמנית ועל הקמת המדינה הסוציאליסטית. ב-26 באוקטובר נפל לידיהם גם ארמון החורף, לאחר שקרנסקי נמלט. באותו יום התקיים הקונגרס הכל-רוסי השני של הסובייטים, ובו הוכרז על העברה מיידית של השלטון. במחאה על כך עזבו את הקונגרס המפלגות המובילות האחרות, המנשביקים והסוציאל-רבולוציונרים, והותירו אותו בידי הבולשביקים. לנין נבחר ליושב ראש "מועצת הקומיסרים העממיים" – סוֹבְנַארְקוֹם (СовНарКом) – שהייתה לרשות המבצעת של המדינה החדשה.
לנין הציג בפני הקונגרס שני צווים שהתוו את מדיניותם של הבולשביקים בחודשים הראשונים שלאחר המהפכה:
עוד לפני נפילתה, החליטה הממשלה הזמנית על קיום בחירות לאספה המכוננת. לנין החליט שלא לבטל אותן, בתקווה שהאספה שתקום תפעל לקידום הסוציאליזם. בבחירות, שהתקיימו ב-25 בנובמבר, זכו הסוציאל-רבולוציונרים לרוב, אולם במהלך כינוסה הראשון של האספה בינואר 1918 החליטו הבולשביקים לפזר אותה, ובכך הונחו היסודות להקמת מדינה חד-מפלגתית ולריכוז מוחלט של הכוח בידם.
בהנהגת המדינה.
מלחמת האזרחים והקמת ברית המועצות.
בתוך ימים אחדים מההשתלטות על פטרוגרד תפסו המשמרות האדומים של הבולשביקים את השלטון במוסקבה ובערים גדולות אחרות – שם נהנו מתמיכה רחבה של הפועלים – אולם במרבית חלקי האימפריה לשעבר התקשו לבסס את שלטונם. הצבאות הלבנים, שהונהגו על ידי גנרלים מצבא הצאר, ביקשו להשיב על כנו את הסדר המלוכני ואת ערכי הלאומנות, והיוו את האיום העיקרי על הבולשביקים. התקדמות הצבא הגרמני לשטחי רוסיה אילצה אותם לחתום על הסכם בְּרֶסְט-לִיטוֹבְסְק, שהיה כרוך בוויתור על שטחים גדולים. במרץ 1918 העתיקה ממשלת לנין את מושבה מפטרוגרד למוסקבה, ושמה של המפלגה שונה ל"מפלגה הקומוניסטית הרוסית".
בחודשים הראשונים שלאחר המהפכה הצטרפו ארבעה מאנשי הפלג השמאלי של המפלגה הסוציאל-רבולוציונרית לקואליציה עם הבולשביקים, אך לאחר הסכם השלום עם גרמניה הם פרשו מהממשלה. ביולי רצחו אנשי המפלגה את השגריר הגרמני במחאה על ההסכם, וניסו לתפוס את השלטון בהפיכה, שדוכאה במהירות.
ב-30 באוגוסט ניסתה הסוציאל-רבולוציונרית פאניה קפלן להתנקש בחייו של לנין, בטענה כי שלטונו בוגד בעקרונות המהפכה. לאחר שסיים נאום בפני פועלי בית חרושת הפנתה קפלן לעברה את מבטו של לנין, ומיד ירתה לעברו שלושה כדורים; שניים מהם חדרו לכתפו ולצווארו והשלישי החטיא אותו. לנין סירב לנסוע לבית חולים, מחשש שייתקל במתנקשים נוספים בדרך, ותחת זאת הוחש לקרמלין. רופאיו החליטו שלא לבצע ניתוח להוצאת הכדורים מגופו, מחשש שהדבר יאט את סיכויי החלמתו. לנין החלים במהירות ובתוך שבועיים חזר לעבודתו בממשלה.
החל מהמחצית השנייה של 1918 גבר משמעותית האיום מצד הצבאות הלבנים, ומלחמת האזרחים הגיעה לשיאה במהלך 1919. כוחות נפרדים בראשותם של אדמירל קוֹלְצָ'ק והגנרלים דֶנִיקִין ויוּדֶנִיץ' שלטו על חלקים נרחבים מהמדינה, וזכו לתמיכה צבאית מצד מדינות ההסכמה, שזעמו על נטישתה של רוסיה באמצע המלחמה וחששו מהתפשטות המהפכה הסוציאליסטית לארצותיהן.
הכוח הלוחם המרכזי של הבולשביקים היה הצבא האדום, שהוקם על ידי הממשלה בפברואר 1918 במקומם של המשמרות האדומים, שסבלו מארגון לקוי. תחת הנהגתו של קומיסר המלחמה טרוצקי, שקיבל את תמיכתו של לנין, הונהגו בצבא אמצעים שהיו אופייניים למשטר הישן, לרבות מינויים של קצינים מהצבא הצארי לשעבר, החזרת גיוס החובה והנהגת משמעת חזקה בהשגחתם של קומיסרים פוליטיים. אמצעים אלו היו הכרחיים לצורך שרידת שלטונם של הבולשביקים. המדיניות הכלכלית שהנהיג לנין בימי המלחמה (קומוניזם מלחמתי) הפנתה לצבא האדום את מרבית המשאבים התעשייתיים, דבר שהיה גם הוא חיוני לניצחונם. עד לאביב 1920 סולקו מרבית הצבאות הלבנים משטחי המדינה.
האידאולוגיה שהפיצו לנין והבולשביקים, שקריאתה הופנתה למעמדות הנמוכים, היוותה מרכיב משמעותי בניצחון במלחמה. הריאקציה החברתית שביקשו לבצע הלבנים הובילה את האיכרים להתקומם נגדם ולתמוך בבולשביקים, על אף שמרביתם התמרמרו על הפקעות המזון במסגרת הקומוניזם המלחמתי. גורם משפיע נוסף היה מנהיגותו הדומיננטית של לנין במפלגה שסייעה לאחד את הבולשביקים סביב מטרתם, בעוד שהכוחות הלבנים היו בעלי אינטרסים סותרים וסבלו מחוסר תיאום. מיד לאחר שחלפה סכנת השתלטותם של הלבנים חלו התקוממויות איכרים רבות נגד המשטר הבולשביקי, שהגיעו לשיאן במרד טמבוב ובמרד קרונשטדט. רק הנהגת הנא"פ, שאומצה על ידי לנין בקונגרס המפלגה במרץ 1921, החזירה את השקט למדינה והביאה להתייצבותם הסופית של הבולשביקים בשלטון.