מאז שנת 1916 שמו של לבוב החל להופיע ברשימות רבות של חברי "המשרד האחראי" או "משרד האמון", שהיה אמור להחליף את "ממשלת הבירוקרטים" הקיימת. ב-2 במרץ 1917, לאחר מהפכת פברואר מונתה הוועדה הזמנית של דומת המדינה את לבוב לשר כיו"ר ושר הפנים של הממשלה הזמנית הראשונה, בנוסף הוא עמד בראש ממשלת הקואליציה הראשונה ובכך היה ראש הממשלה הראשון של המהפכה. ראוי לציין כי יחד עם חטיפת כס המלוכה חתם הקיסר ניקולאי השני על צו שמינה את לבוב ליו"ר מועצת השרים (2 במרץ 1917), אולם הגזירה התעלמה מן הקיסר וקבעה זאת לפיה. כישלון מתקפת יוני ומרד יולי שאורגנו על ידי הבולשביקים הביאו למשבר ממשלתי. ב-7 ביולי (20) 1917, התפטר לבוב מתפקידי ראשות הממשלה ושר הפנים. בראש ממשלת הביניים עמד שר הצבא והצי הים אלכסנדר קרנסקי שהפך ראש ממשלה חדש.