Тем временем в Петрограде после завершения июльской демонстрации у кронштадтцев произошел сбой. Значительная часть из них не понимала, что определившийся перевес сил на стороне правительства требует отступления для сохранения революционного потенциала. Вечером 4 июля и в первой половине дня 5 июля некоторые группы из оставшихся кронштадтцев участвовали в перестрелках с казаками и юнкерами. Когда днем 5 июля было принято решение о возвращении всех кронштадтцев, основная масса моряков подчинилась этому решению.
Из тех матросов, что остались в Петрограде, наиболее серьезной силой являлся двухтысячный отряд, оставленный для охраны дворца Кшесинской (комендантом дворца был назначен Ф.Ф. Раскольников, считавший, что сложившиеся условия позволяют вести вооруженную борьбу с «контрреволюцией»). На самом деле большевики упросили матросов прикрыть их от возможной атаки правительственных войск. На самом деле правительство вовсе не собиралось атаковать дворец, а матросы, как сразу же выяснилось, вовсе не горели желанием проливать кровь за большевиков. К этому времени все находившиеся в столице кронштадтские плавсредства ушли и матросы оказались в западне. Поэтому, боясь за свои жизни, разоружаться и сдаваться они тоже боялись. Чтобы убедить отряд безоговорочно капитулировать и сдать оружие, в район дворца Кшесинской были направлены войска Временного правительства. Кронштадтцы (около двух тысяч человек), бросив большевиков на произвол судьбы, перебрались из дворца в Петропавловскую крепость, намереваясь держать там оборону, и категорически отвергли предъявленные им ультиматумы о сдаче. Вместе с матросами в крепости собралась и часть солдат 1-го пулеметного полка. Кроме того, как вспоминает рабочий Выборгского района А.Д. Метелев, красногвардейцы и рабочие Выборгского района группами и в одиночку переправлялись на Петроградскую сторону с целью оказать вооруженную поддержку кронштадтцам.
К этому моменту стало понятно, что Временное правительство не собирается обстреливать из орудий и атаковать дворец Кшесинской, а лишь пытается выдворить из столицы матросов. Теперь и большевики были заинтересованы поскорее избавиться от соседства с непредсказуемыми и озлобленными матросами.
Уговорить кронштадцев отказаться от вооруженного сопротивления удалось после прибытия к ним 6 июля представителя ВЦИК Б.О. Богданова и представителя ЦК РСДРП(б) И.В. Сталина, которые дали матросам гарантии безопасности. Матросы были крайне озлоблены, но решили подчиниться. Жизни делегатов угрожала реальная опасность, и им пришлось проявить большое личное мужество. Однако эта важная страница жизни И.В. Сталина, так же как и выступление В.И. Ленина перед кронштадтцами 4 июля, по причине расхождения их речей с настроениями масс, замалчивались в последующем их биографами и мемуаристами.
Тем временем в Петроград на эскадренном миноносце «Орфей» прибыла делегация Центробалта во главе с матросами Н.А. Ховриным и Н.Ф. Измайловым. Они пытались успеть к решающим событиям, чтобы возглавить кронштадцев, но опоздали. Большая часть кронштадцев к этому времени уже покинула столицу, а последние вели переговоры о сдаче в Петропавловской крепости.
Разгневанные руководители Центробалта направились прямо в Таврический дворец с требованием созыва экстренного внеочередного заседания ВЦИК Советов. В случае отказа они пригрозили расправой. Ослушаться матросов никто не решился. Депутатов, однако, собрали лишь к вечеру, вел заседание меньшевик Н.С. Чхеидзе. Сразу же началась словесная перепалка. Меньшевик В.С. Войтинский обвинял матросов в измене Родине, те в ответ обвиняли его в измене делу революции. Н.А. Ховрин требовал от имени Центробалта и Гельсингфорсского Совета передать всю власть в стране Советам и немедленно арестовать помощника морского министра Дудорова, на которого у матросов «имелся большой зуб». Его выступление было освистано меньшевиками и эсерами. На этом Чхеидзе и закрыл заседание. Делегаты Центробалта остались ни с чем. Матросы вернулись на стоявший у Николаевского моста эсминец «Орфей». Но пока они думали, что же им делать дальше, утром были по решению правительства арестованы и отправлены в тюрьму «Кресты». Для привыкших к вседозволенности членов Центробалта это стало настоящим ударом.
Что касается большевиков, то они решили, что оставаться во дворце Кшесинской опасно, и сдались без единого выстрела. Большинство руководителей успели сбежать, но несколько были все же арестованы. Что касается В.И. Ленина, то он, сменив к этому времени пять конспиративных квартир, вместе с Г.Е. Зиновьевым бежал в деревню Разлив в Финляндии. Из Разлива Ленин прислал указание снять лозунг «Вся власть Советам», т.к. те к этому времени полностью вышли из-под влияния большевиков.