二月革命后，被临时政府重用，是临时政府陆军部长亚历山大·古契科夫的亲信，1917年3月2日被十月党领袖米哈伊尔·弗拉基米罗维奇·罗江科任命为彼得格勒军区司令官。1917年3月8日，亲自到亞歷山大宮逮捕了亚历山德拉·费奥多罗芙娜皇后及其孩子，用300人革命部队取代了沙皇卫队。1917年5月被任命为第八集团军司令、6月27日晋升步兵上将，7月7日升为西南方面军司令官。7月8日，他发密电给最高统帅阿列克谢·阿列克谢耶维奇·布鲁西洛夫，要求同意他用一切手段来恢复秩序，他禁止士兵集会，废除士兵宣言，枪毙逃兵，把他们的尸体摆在大路边并书写罪名。《俄语报》把他的密码电报公开发表， 一时间成了有产者的救星。1917年7月19日被临时政府任命为俄国军队最高总司令官，取代了布鲁西洛夫元帅。他要求授予他近乎独裁的权利。他进入彼得堡后和临时政府的人相处的很不愉快。早在八月初，科尔尼洛夫就下令将“野蛮师”和骑兵第三军从西南前线调到尼维尔－诺伏索可尼基－维里基路基这个三角形铁路地带来，藉口做保卫里加的后备队。这是进攻彼得格勒时一个很便利的根据地。科尔尼洛夫又调动一个哥萨克师到维包格和白俄罗斯中间的地带来，他解释这是为了应对可能对芬兰的作战的准备。9月2日他被议会撤销一些职务并关押。1917年9月7日，他的支持者骑兵第三军向彼得格勒开进，声称除了他不听任何人的命令。并向首都调遣“突击营”和装甲车，要求临时政府辞职，軍事政變意圖推翻亚历山大·克伦斯基為首的俄國臨時政府，取締彼得格勒蘇維埃，但最後事敗被捕。该事件引起了使民情倒向支持布尔什维克，使其實力得以壯大，間接导致了日後臨時政府的倒台。