18 января Троцкий уехал из Бреста в Петроград для участия в обсуждении партийным руководством судьбы переговоров, провал которых также необходимо было предусмотреть. Мнения руководителей большевиков по поводу того, какую тактику выработать, разделились. Ленин был за немедленное заключение во имя «спасения русской революции» сепаратного мира на условиях, предлагаемых Германией. Бухарин отвергал подобный выход из положения. По его словам, это было бы на руку германскому империализму, чьим «пособником» становилось советское государство. Такое решение вынудило бы революционное государство пойти на компромиссы и уступки, от чего мог пошатнуться престиж советской власти. Бухарин выступал за революционную войну и «всеобщую защиту русской земли и мирового пролетариата», что стало бы новым стимулом к европейской революции. Во время первого голосования в ЦК сторонники революционной войны одержали явную победу над Лениным. Тогда Троцкий предложил компромиссное решение: принять декларацию о том, что Россия выходит из конфликта в одностороннем порядке, не подписывая мира, — предложение беспрецедентное в истории дипломатии. Ленин был против, но это решение казалось ему предпочтительнее бухаринского. Большевики решили продолжить переговоры, затягивая их как можно дольше. В случае прекращения переговоров было намечено попробовать вариант Троцкого.
26 января Троцкий вернулся в Брест. Прирожденный оратор, он пустился в словесные маневры. Германские военные начали тем временем терять терпение. Делегации центрально-европейских держав подписали мирный договор с представителями Рады. Те тут же попросили у Германии военной помощи, чтобы противостоять большевикам, войска которых только что вошли в Киев. Эта просьба послужила поводом к новому германскому вторжению. Отныне время играло против большевиков.
10 февраля Троцкий заканчивает переговоры, заявляя, что центральноевропейские державы и Россия не находятся более в состоянии войны. Несколько дней спустя ленинские опасения подтвердились и центральноевропейские державы начали широкое наступление от Прибалтики до Украины. 18 февраля ЦК собрался для выработки линии дальнейших действий. Ленин предложил немедленно послать телеграмму в Берлин с просьбой о мире. При голосовании его предложению не хватило одного голоса. Троцкий, как и большинство тех, кто был против, полагал, что нужно подождать, пока развернется наступление, и посмотреть на реакцию немецких трудящихся. Он думал, что явная агрессия против Советской России, которая вышла из войны и объявила демобилизацию, должна вызвать революционные волнения в Германии. Однако немецкий пролетариат, по словам Розы Люксембург, оставался «неподвижен, как труп».
Вечером того же 18 февраля, видя быстрое продвижение немецких войск, которые уже очень скоро могли подойти к Петрограду, ЦК собрался снова. На этот раз ленинское предложение победило, и в Берлин была отправлена телеграмма. Ответ пришел только через четыре дня, в течение которых немецкая армия продолжала продвигаться в глубь страны. Правительство в растерянности выдвинуло лозунг революционной защиты отечества. 23 февраля немецкие войска были остановлены около Нарвы и Пскова. В этот день стали известны условия Германии. Они были более жесткими, чем на переговорах в Брест-Литовске. В ответ на протесты ЦК и правительства Ленин пригрозил, что подаст в отставку, если в течение двух суток, установленных Германией, не будут приняты все условия. 3 марта в Брест-Литовске был подписан договор. По сравнению с 1914 г. территория России сократилась на 800 тыс. км . Советская армия должна была уйти из Украины, России надо было заключить мир с Украинской Радой, отказаться от претензий на Финляндию и Балтийские страны, отдать Турции Каре, Батум и Ардахан. На втих территориях проживало 26% населения, производилось 32% сельскохозяйственной и 23% промышленной продукции, 75% угля и железа. Кроме того, советское правительство обязано было выплатить значительную репарацию (установленную в августе в размере 6 млрд. марок) и прекратить революционную пропаганду в центральноевропейских державах.