В октябре вернулся в Петроград, участвовал в формировании отрядов Красной Гвардии, вёл революционную агитацию в частях гарнизона. Был членом Петроградского ВРК, 24 октября возглавил штаб группы революционных войск. 25 октября введён в Полевой штаб Петроградского ВРК, командовал отрядами Красной Гвардии и революционных солдат при штурме Зимнего дворца со стороны Марсова поля. Принял участие в ликвидации выступления Керенского — Краснова (26 октября — 1 ноября) в качестве комиссара группы подполковника М. А. Муравьева, участвовал в аресте генерала П. Н. Краснова. В начале ноября направлен во главе сводного отряда революционных сил оказать помощь вооруженному восстанию в Москве.