Després de la revolució de febrer de 1917, Sverdlov va tornar a Petrograd de l'exili i va ser reelegit al Comitè Central del Partit Bolxevic. Va tenir un paper important en la planificació de la Revolució d'Octubre. Va conèixer per primera vegada Lenin a l'abril de 1917 i va ser posteriorment escollit com a president de la Secretaria del Comitè Central. Esdevingué un dirigent destacat del partit, en el qual sovint era qui portava a la pràctica les decisions de la direcció. Al juliol de 1917, quan la policia tsarista deté la majoria dels membres del partit bolxevic i dels socialrevolucionaris d'esquerra (uns són assassinats, altres empresonats i d'altres, com Lenin, passen a la clandestinitat), Sverdlov no és detingut, i de forma clandestina es queda a Petrograd, reorganitza el partit, preserva els seus membres de més detencions, anima amb les seves missives als militants, imprimeix una activitat inusitada per fer que el Partit recobri el vigor de la lluita i consolida l'estructura organitzativa i el cercle dirigent bolxevic de la futura nova ofensiva que desembocaria en la revolució socialista d'octubre. Sverdlov era conegut per una memòria prodigiosa i ser capaç de conservar els noms i detalls dels companys revolucionaris durant l'exili i la clandestinitat. Era valorat per la seva capacitat organitzativa i amb la seva direcció es van posar en marxa milers de comitès locals del partit.