Утром 24 октября (6 ноября) ЦК РСДРП(б), опираясь на гигантский перевес революционных сил, на ПВРК как штаб восстания, начал Октябрьское вооруженное восстание в Петрограде. В середине дня развернулась борьба за мосты. Обстановка требовала от ПВРК более решительных мер. Но под влиянием Л. Д. Троцкого, Л. Б. Каменева и Г. Е. Зиновьева комитет проявил медлительность. Вечером 24 октября в штаб восстания прибыл Ленин. Под его руководством вооруженные силы ПВРК повели активные наступательные действия. К утру 25 октября (7 ноября) Петроград фактически находился в руках ПВРК.
Утром 25 октября ПВРК обратился с воззванием «К гражданам России», которое было написано Лениным. В этом историческом документе говорилось о свержении Временного правительства и переходе государственной власти к ПВРК. 25 октября был создан полевой штаб ПВРК в составе Подвойского, Антонова-Овсеенко, Г. И. Чудновского, А. С. Бубнова, К. С. Еремеева и Г. И. Благонравова. Первоочередной задачей комитета стало обеспечение благоприятных условий работы
После образования Советского правительства (из 15 наркомов СНК 7 были членами ПВРК) комитет стал его главным оперативным органом по слому старой государственной машины и созданию нового советского государственного аппарата, уделявшим особое внимание борьбе с контрреволюцией и саботажем. 29 октября (11 ноября) ВЦИК выделил 13 представителей в состав ПВРК. Из органа Петроградского совета комитет официально превратился во всероссийский орган, приняв наименование ВРК при ВЦИК. Обеспечив победу восстания в столице, ПВРК содействовал установлению и упрочению Советской власти в стране. Сотни его комиссаров, эмиссаров и агитаторов, посланных в октябре — декабре 1917 на места, мобилизовывали массы на захват власти, создавали местные ВРК, ревкомы, разъясняли декреты Советского правительства и постановления ПВРК, боролись за демократизацию армии. Большую роль сыграл ПВРК в ликвидации юнкерского мятежа и
По мере укрепления центральных государственных органов ПВРК передавал комиссаров и отделы в соответствующие отделы ВЦИК, СНК, Петроградским и районным Советам. 5(18) декабря 1917 ПВРК опубликовал извещение о прекращении своей деятельности.
Петроградский совет рабочих и солдатских депутатов