Im Zuge der Februarrevolution wurde Kornilow am 2. März 1917 zum Oberbefehlshaber des Militärbezirks Petrograd berufen und ersetzte den verhafteten Stadtkommandanten General S. S. Chabalow. Er sprach persönlich zweimal bei der Zarin vor und stellte die kaiserliche Familie am in Zarskoje Selo unter Arrest. Als im April in der Hauptstadt Unruhen ausbrachen, forderte er vergeblich von der Provisorischen Regierung die Erlaubnis zum Einsatz des Militärs. Daraufhin gab er seinen Posten ab und kehrte an die Front zurück. Am 29. April 1917 übernahm er den Oberbefehl der im Raum Stanislau stehenden 8. Armee. Nach dem Durchbruch der österreichisch-deutschen Truppen während der Tarnopol-Offensive, konnte er seine Frontabschnitt unter schwierigen Verhältnissen stabilisieren und wurde dafür zum General der Infanterie befördert. Nach dem allgemeinen Scheitern der Sommeroffensive wurde er vom Kriegsminister Alexander Kerenski anstelle von General A. J. Gutor zum Oberbefehlshaber der Südwestfront und nach dessen Übernahme der Regierungsgeschäfte