大決戰前的10月20日，列寧乘坐一輛煤水車，從芬蘭秘密回到彼得堡。10月23日晚上，列寧在匿居3個月以後，第一次出席布爾什維克中央委員會秘密會議。剃了胡須，戴著斑白假發的列寧受到與會同誌熱烈親切的問候。會議專題討論準備武裝起義的問題。列寧作了關於目前形勢的報告，他對當時國內革命形勢的科學分析得到了與會多數委員的支持。他指出，蘇維埃奪取政權的時機在政治上已經完全成熟了。中央委員會通過了列寧提出的具有曆史意義的決議，成立了以列寧為首的中央政治局。29日，中央委員會舉行擴大會議，批準了關於武裝起義的決議，並根據列寧的提議，會議選舉了以斯大林為首的領導起義的黨總部，擔負起指揮起義的實際工作。
兩天後，正當中央和地方的武裝起義的準備工作全力進行的時候，加米涅夫在半孟什維克的報紙《新生活報》上以他和季諾維也夫的名義發表短評，聲稱他們反對中央關於武裝起義的決定，從而把黨的秘密決定泄露給敵人。這是可能給革命事業造成無可挽救的損害的駭人聽聞的背叛行為。列寧對此極為憤慨，痛斥他們是工賊，指責他們的行為是背叛，堅決主張把他們開除出黨。列寧和布爾什維克黨在揭露和批判自己隊伍中反對武裝起義分子時，展開了更有利於起義的實際準備工作。列寧特別注意革命武裝力量的準備工作。在彼得堡各區和國內其他許多城市組織了新的工人近衛隊、革命委員會，訓練和武裝赤衛隊員，這些是十月革命的主要戰鬥力量。
1917年11月6日晚，起義開始了。列寧身穿舊大衣，頭戴鴨舌帽，在腮幫上紮了一條肮髒的繃帶，頂著朦朧的夜色，與中央交通員拉海亞一起飛快地向武裝起義的指揮部斯莫爾尼宮走去。路上遇到了巡邏兵的盤查，拉海亞機靈地擋住了士官生，故意與他們爭辯，而列寧沒當回事地照舊往前走。巡邏的士官生以為這兩個是喝醉的工人，也就沒有繼續追問。
列寧以無產階級革命領袖在危險時刻所具有的驚人膽量、沉著和機智地克服了路上遇到的所有障礙，當天晚上來到革命的司令部——斯莫爾尼宮，直接指揮起義行動。
斯莫爾尼宮徹夜不眠，彼得堡通宵激戰。各種報告從四麵八方送到列寧手裏，列寧及時地給予最寶貴、最準確的指示。
7日淩晨，除了臨時政府藏身的冬宮和軍區司令部大樓外，整個城市都已掌握在武裝的無產階級和革命部隊手中。
11月7日晚上，革命的“阿芙樂爾號”巡洋艦響起了曆史性的隆隆炮聲。攻擊冬宮開始了，經過幾個小時，起義的工人和士兵勝利占領冬宮。
11月7日夜裏，全俄蘇維埃第二次代表大會衝破孟什維克和社會革命黨人的重重阻撓，在斯莫爾尼宮隆重開幕了。
淩晨4時，勝利攻占冬宮這個最後的反革命堡壘和逮捕臨時政府部長的消息傳到全俄蘇維埃第二次代表大會，會場上響起了雷鳴般的“烏拉”聲。大會在熱烈的掌聲中通過了列寧起草的《告工人、士兵和農民書》，它宣布中央和地方全部政權一律歸蘇維埃。工農的蘇維埃國家誕生了。
已經整整兩晝夜沒有合眼的列寧，認為勝利已確定無疑之後，才同意去離斯莫爾尼宮不遠的邦奇·布魯也維奇家去休息片刻。但他仍無法入睡，夜深了，列寧悄悄起身，把一本書放在膝蓋上，著手起草土地法令。當大家都沉浸在無比激動、歡樂的時刻，列寧已經在考慮明天的事了。
11月8日晚上9時，全俄蘇維埃第二次代表大會第二次會議開始舉行。列寧來到了會場，大會代表和擠滿大廳的工人、士兵爆發出熱烈的歡呼聲。列寧登上主席台，以執政黨領袖身份向全世界宣告：人類曆史上的新紀元已經開始！現在我們要著手建立社會主義的秩序！