Als die Februarrevolution 1917 ausbrach, war Kerenski einer der prominentesten Führer und wurde zum stellvertretenden Vorsitzenden des Petrograder Sowjets gewählt. Gleichzeitig wurde er zum ersten Justizminister in der neu gebildeten provisorischen Regierung ernannt. Als der Sowjet eine Resolution verabschiedete, die seinen Führern den Beitritt zur Regierung verbot, hielt Kerensky eine bewegende Rede bei einem sowjetischen Treffen. Obwohl die Entscheidung nie formalisiert wurde, wurde ihm de facto eine Freistellung gewährt und er handelte in beiden Funktionen weiter.

Nach der ersten Regierungskrise um Pavel Milyukovs geheime Notiz, die Russland vom 2. bis 4. Mai wieder zu seinen ursprünglichen Kriegszielen verpflichtete, wurde Kerensky Kriegsminister und die dominante Figur in der neu gebildeten sozialistisch-liberalen Koalitionsregierung. Unter dem Druck der Alliierten, den Krieg fortzusetzen, startete er am 17. Juni die so genannte Kerenski-Offensive gegen die österreichisch-ungarische/Deutsche Südarmee (Old Style). Zunächst erfolgreich, wurde die Offensive bald gestoppt und dann durch einen starken Gegenangriff zurückgeschlagen. Die russische Armee erlitt schwere Verluste, und aus vielen Vorfällen von Desertion, Sabotage und Meuterei wurde deutlich, dass die russische Armee nicht mehr angriffsbereit war.

Kerensky wurde vom Militär heftig kritisiert für seine liberale Politik, die darin bestand, Offiziere ihres Mandats zu entledigen (die übergeordnete Kontrolle stattdessen revolutionären geneigten „Soldatenausschüssen“ zu überlassen), die Abschaffung der Todesstrafe und die Anwesenheit verschiedener revolutionärer Agitatoren an der Front. Viele Offiziere bezeichneten den Oberbefehlshaber Kerensky scherzhaft als „Persuader-in-Oberhaupt“.

Am 2. Juli 1917 brach die erste Koalition in der Frage der Autonomie der Ukraine zusammen. Nach den weit verbreiteten Unruhen in Petrograd und der Unterdrückung der Bolschewiki übernahm Kerenski die Nachfolge von Prinz Lemberg als russischer Premierminister. Nach der Affäre Kornilov Ende August und dem Rücktritt der anderen Minister ernannte er sich auch zum Obersten Oberbefehlshaber. Er behielt seine anderen Posten im kurzlebigen Verzeichnis im September und in der endgültigen Koalitionsregierung im Oktober 1917, bis sie von den Bolschewiki gestürzt wurde.

Kerenskys größte Herausforderung war, dass Russland nach drei Jahren Krieg erschöpft war, während die provisorische Regierung nicht viel Motivation für einen Sieg außerhalb der Fortsetzung der russischen Verpflichtungen gegenüber ihren Verbündeten bot. Darüber hinaus versprachen Lenin und seine bolschewistische Partei „Frieden, Land und Brot“ unter einem kommunistischen System. Die Armee zerfiel aufgrund mangelnder Disziplin, was die Desertion in großer Zahl förderte.

Trotz des Drucks setzten Kerensky und die anderen politischen Führer ihre Verpflichtung gegenüber den Verbündeten Russlands fort, indem sie ihr Engagement im Ersten Weltkrieg fortsetzten. Sie befürchteten, dass die Wirtschaft, die bereits durch die Kriegsanstrengungen enorm belastet war, immer instabiler werden könnte, wenn die lebenswichtigen Lieferungen aus Frankreich und dem Vereinigten Königreich unterbrochen würden. Einige befürchteten auch, dass Deutschland enorme territoriale Zugeständnisse als Preis für den Frieden fordern würde (was ja auch im Vertrag von Brest-Litovsk geschah). Das Dilemma des Rückzugs war groß, und Kerenskys inkonsistente und unpraktische Politik führte zu einer weiteren Destabilisierung der Armee und des Landes insgesamt.

Darüber hinaus verfolgte Kerensky eine Politik, die die rechtsgerichteten Konservativen, sowohl demokratisch als auch monarchistisch orientiert, isolierte. Seine Philosophie „keine Feinde auf der linken Seite“ stärkte die Bolschewiki stark und gab ihnen freie Hand, so dass sie den militärischen Arm oder die „Woyenka“ der Sowjets von Petrograd und Moskau übernehmen konnten. Seine Verhaftung von Kornilow und anderen Offizieren ließ ihn ohne starke Verbündete gegen die Bolschewiki zurück, die schließlich Kerenskys stärkste und entschlossenste Gegner waren, im Gegensatz zum rechten Flügel, der sich zur weißen Bewegung entwickelte.
Oktoberrevolution von 1917

Während der Kornilow-Affäre oder der Meuterei „Kornilow“, wie sie in der sowjetischen Geschichtsschreibung genannt wurde, hatte Kerenski die Waffen an die Petrograder Arbeiter verteilt, und im Oktober waren die meisten dieser bewaffneten Arbeiter zu den Bolschewiki übergegangen. Vom 25. Oktober 1917 bis 27. Oktober 1917 starteten die Bolschewiki die zweite russische Revolution des Jahres. Die Regierung von Kerenski in Petrograd hatte in der Stadt fast keine Unterstützung. Nur eine kleine Truppe, das Erste Petrograder Frauenbataillon, war bereit, für die Regierung gegen die Bolschewiki zu kämpfen, aber auch diese Truppe ging zur Revolution über, ohne einen einzigen Schuss abzugeben. Es dauerte weniger als 20 Stunden, bis die Bolschewiki die Regierung praktisch ohne Widerstand übernommen hatten.

Kerenski entkam den Bolschewiki und ging nach Pskow, wo er einige loyale Truppen für einen Versuch, die Hauptstadt zurückzuerobern, versammelte. Seine Truppen schafften es, Zarskoe Selo zu erobern, wurden aber am nächsten Tag in Pulkovo geschlagen. Kerensky entkam knapp und verbrachte die nächsten Wochen untergetaucht, bevor er aus dem Land floh und schließlich nach Frankreich kam. Während des russischen Bürgerkriegs unterstützte er keine Seite, da er sowohl gegen das bolschewistische Regime als auch gegen die weiße Bewegung war.

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