Под влиянием революционных событий и пропаганды большевиков в рабочих демонстрациях участвовали солдаты. В конце 1916 — феврале 1917 рабочие Петрограда под руководством большевиков развернули мощную стачечную борьбу. 25 февраля 1917 Русское бюро ЦК РСДРП (б) призвало рабочих к открытой борьбе против царизма, а солдат — к союзу с революционными рабочими. В этот день забастовка стала всеобщей, а на следующий — переросла в восстание. На сторону революции перешёл петроградский гарнизон. К вечеру 27 февраля город был в руках восставших. К восстанию в Петрограде примкнула вся страна, армия. Николай II 2 марта был вынужден отречься от престола. С первых дней после победы Февральской буржуазно-демократической революции 1917 Петроград стал местопребыванием двух органов власти: буржуазного Временного правительства и органа революционно-демократической диктатуры пролетариата и крестьянства — Петроградского совета рабочих и солдатских депутатов. В период февраль — октябрь 1917 в Петрограде происходили все важнейшие события общегосударственного значения. 3(16) апреля сюда возвратился из эмиграции В. И. Ленин; здесь состоялись 7-я Всероссийская (Апрельская) конференция РСДРП, утвердившая ленинскую программу развития революции; произошли демонстрации трудящихся, вызвавшие апрельский кризис 1917 и июньский кризис 1917 Временного правительства, состоялся 1-й Всероссийский съезд Советов (июнь). После июльских дней 1917 мирный период революции кончился, власть полностью захватила контрреволюционная буржуазия. В Петрограде происходил 26 июля — 3 августа (8—16 августа) полулегально 6-й съезд РСДРП (б), нацеливший партию и пролетариат на вооруженное восстание. По призыву большевистской партии петроградские рабочие в августе 1917 выступили против контрреволюционного мятежа генерала Л. Г. Корнилова. Разгром корниловщины ускорил революционную мобилизацию масс, оживил и укрепил Советы. К началу сентября Петроградский совет прочно стал на большевистские позиции. 10(23) октября состоялось историческое заседание ЦК РСДРП (б), на котором по докладу Ленина была принята резолюция о вооружённом восстании. 12(25) октября был образован Военно-революционный комитет при Петроградском совете, ставший штабом восстания. В соответствии с ленинским планом вооружённого восстания революционные силы — Красная Гвардия, революционные солдаты и матросы — под руководством большевиков овладели важнейшими правительственными учреждениями и стратегическими пунктами (см. Великая Октябрьская социалистическая революция, Октябрьское вооружённое восстание в Петрограде). В ночь на 26 октября (8 ноября) штурмом был взят Зимний дворец и арестовано буржуазное Временное правительство. 2-й Всероссийский съезд Советов 26 октября (8 ноября.), который принял историческое постановление о переходе всей власти в Центре и на местах к Советам, принял ленинские декреты о мире и о земле, создал первое в истории рабоче-крестьянское правительство — Совет Народных Комиссаров во главе с В. И. Лениным. 31 октября (13 ноября) революционные солдаты и рабочие у Пулковских высот разгромили контрреволюционные войска Керенского — Краснова (см. Керенского — Краснова мятеж 1917), двумя днями раньше был подавлен мятеж юнкеров в самом городе. После победы вооружённого восстания в столице началось триумфальное шествие Советской власти по всей России. Рабочие Петрограда принимали активное участие в борьбе за установление Советской власти в различных районах страны. Ленин высоко оценивал роль питерских рабочих в победе Октябрьской революции.

  С 26 октября (8 ноября) 1917 по 10 марта 1918 Петроград являлся столицей Советского государства. 10—18 (23—31) января 1918 здесь проходил 3-й Всероссийский съезд Советов, принявший Декларацию прав трудящегося и эксплуатируемого народа. В феврале 1918 Петроград стал местом формирования первых регулярных частей Красной Армии. 6—8 марта 1918 в Петрограде состоялся 7-й съезд РКП (б), который одобрил выход России из войны и подписание Брестского мира 1918. В самые критические моменты Гражданской войны и иностранной интервенции 1918—20 ЦК РКП (б) и Ленин обращались непосредственно к петроградским рабочим. Весной 1918 в ответ на ленинское письмо «О голоде» 20 тыс. питерских рабочих в составе продотрядов отправились в деревню. В начале 1919, отвечая на обращение Ленина, тысячи рабочих Петрограда отбыли на Восточный фронт для борьбы против войск Колчака. Только с апреля 1918 по апрель 1919 на все фронты Гражданской войны ушло 170 тыс. петроградцев. Весной и осенью 1919 коммунисты и все рабочие в возрасте от 18 до 40 лет вместе с частями Красной Армии остановили наступление войск генерала Н. Н. Юденича (см. Петроградская оборона 1919). За героизм и самоотверженность питерского пролетариата в Гражданской войне 7-й Всероссийский съезд Советов 5 декабря 1919 наградил Петроград орденом Красного Знамени. В 1920 петроградский пролетариат (88 тыс. человек) под руководством партийной организации (22 тыс. человек), преодолевая большие трудности, приступил к восстановлению фабрик и заводов. При активном участии рабочих города был ликвидирован Кронштадтский антисоветский мятеж 1921, спровоцированный империалистами и белогвардейцами. После смерти Ленина 2-й съезд Советов СССР по просьбе трудящихся города переименовал Петроград в Ленинград. В дни ленинского призыва 1924 около 32 тыс. ленинградских рабочих вступило в РКП (б). В восстановительный период с 1921 по 1925 промышленность Л. увеличила выпуск продукции почти в 4 раза. Участвуя в выполнении ленинского плана электрификации России (ГОЭЛРО), ленинградцы помогали сооружать и оснащать оборудованием первенец советской гидроэнергетики — Волховскую ГЭС, развернули производство первых в стране гидрогенераторов и гидротурбин. К 1 мая 1924 с завода «Красный путиловец» вышел первый трактор советского производства, летом 1925 завод им. К. Маркса освоил производство шерстоткацких станков, в октябре 1925 со стапелей Балтийского судостроительного завода был спущен на воду первый советский лесовоз. Под руководством партийной организации [первый секретарь обкома ВКП (б) в 1926—34 С. М. Киров] ленинградцы внесли большой вклад в осуществление программы индустриализации страны и коллективизации сельского хозяйства. В 1927 выпуск промышленной продукции достиг уровня 1913, при этом электротехническая промышленность превзошла довоенный уровень в 3,5 раза (64% всей продукции электропромышленности СССР). Л. превратился в основную базу машиностроения, в арсенал социалистической индустриализации. Рабочие Л., особенно комсомольцы, были застрельщиками массового социалистического соревнования, многие его формы родились в Л. В 1928 на текстильной фабрике «Равенство» была создана первая в стране ударная бригада (в конце 1929 в Л. их стало свыше 2 тыс.). 5 марта 1929 рабочие «Красного выборжца» обратились через газету «Правда» ко всем предприятиям СССР с призывом включаться в социалистическое соревнование. В 1930 коллектив машиностроительного завода им. К. Маркса выступил инициатором встречного планирования, в 1931 на чугунолитейном заводе им. В. И. Ленина была создана первая хозрасчётная бригада, в конце 1931 ленинградцы выступили инициаторами техпромфинплана. 1-й пятилетний план (1929—32) промышленность Л. выполнила в 3 года. Выпуск валовой продукции увеличился в 3 раза и в 4,3 раза превысил объём 1913. 72% всей промышленной продукции Л. давала тяжёлая индустрия. В годы 1-й пятилетки было освоено более 200 новых видов изделий. В апреле 1931 Ижорский завод выпустил первый отечественный блюминг.

  Ленинградцы участвовали в строительстве и оснащении Днепрогэса, канала Москва — Волга, Магнитогорского и Кузнецкого металлургических комбинатов, Московского метрополитена, в освоении нефтяных районов «Второго Баку», помогали наладить производство тракторов в Харькове, Сталинграде и Челябинске, легковых автомобилей в Москве и Горьком, блюмингов в Краматорске и на Уралмашзаводе, турбин — в Харькове. Партийная организация города направила более 4,6 тыс. ленинградцев на колхозное строительство (см. Двадцатипятитысячники). Одним из зачинателей стахановского движения в лёгкой промышленности стал рабочий ленинградской фабрики «Скороход» Н. Сметанин. Наряду с реконструкцией старых предприятий, в довоенные годы в Л. вводились в строй новые фабрики и заводы: Невский химический комбинат, гидролизный завод, фабрика технических сукон им. «Комсомольской правды», искусственного волокна, художественных красок, «Ленстанколит», станкостроительный завод им. Ильича и др.