Brusilov kannatti Nikolai II:n vallasta luopumista 1917 ja Venäjän väliaikainen hallitus nimitti hänet Nikolai II:n vallasta luopumisen jälkeen koko Venäjän armeijan komentajaksi. Brusilov suunnitteli yhdessä Aleksandr Kerenskin kanssa vuonna 1917 suoritetun Kerenskin hyökkäyksen, jota kutsutaan harvemmin myös Brusilovin toiseksi hyökkäykseksi.