В деятельности Петроградского ВРК партия применяла принцип коллегиальности руководства. Это находило свое подтверждение в той свободе, с которой члены ВРК подписывались и за председателя, и за секретаря комитета. На документах, опубликованных в сборнике «Петроградский ВРК», за время с 21 по 25 октября в качестве председателя и за него подписи ставили кроме Лазимира Антонов-Овсеенко, Мехоношин, Подвойский, Пупырев, Садовский, Свердлов, Скрыпник, Сухарьков, еще больше членов ВРК подписывалось за секретаря. Для стиля работы комитета характерно, что председатель не осуществлял руководство единолично, а секретарь не был ни заместителем, ни помощником председателя в современном понимании этих терминов.
В период подготовки вооруженного восстания Владимир Александрович лишь однажды, по уполномочию ЦК, выезжал из Петрограда. 15 октября он участвовал в работе 1-й конференции большевистских армейских организаций Северного фронта в Вендене, где собрались делегаты трех армий и русских гарнизонов в Финляндии, представлявшие 13 тысяч большевиков. В Венден он прибыл по поручению Ленина — выяснить готовность революционных частей Северного фронта к вооруженному восстанию.
На другой день, 16 октября, Антонов участвует в работе чрезвычайной конференции Социал-демократической партии Латвии в городе Валке. Владимир Александрович информировал делегатов о решении ЦК начать в ближайшее время вооруженное восстание и поставил перед латышскими стрелками задачу — занять все стратегические пункты 12-й армии и выставить заслон на пути возможного движения контрреволюционных войск к Петрограду.
Приступая к практической подготовке вооруженного восстания, ВРК предусмотрел участие в нем армии, отрядов рабочих Красной гвардии и военных моряков. Особое место в деятельности ВРК занимала военно-техническая подготовка. В одном из первых распоряжений комитет предписал завкому патронного завода выдавать боеприпасы только по разрешению ВРК: Лазимира, Дзержинского и Антонова. Сохранились подписанные Антоновым документы на выдачу оружия и патронов районным штабам Красной гвардии и воинским частям. «…Ни одна винтовка без ведома нашего комиссара, — заявил Владимир Александрович на заседании Петроградского Совета 23 октября, — из Кронверкского арсенала выпущена не будет».
Однако не все члены ВРК, да и Центрального Комитета партии сознавали необходимость немедленного восстания. Зиновьев, например, пытался убедить Антонова-Овсеенко в том, что выступать не следует. И революционная ситуация-де на Западе не созрела, и положение наше шаткое, и сил недостает, и противник уж очень боеспособный попался…
— Если вы сможете доказать, что, взяв власть, продержимся хотя бы две недели, — говорит Зиновьев, — то я буду за восстание.
— Спорить бесцельно, — отвечал Антонов. — Мы уже в бою. Надо победить или умереть!
Ленину во время встреч на конспиративных квартирах с военными руководителями пришлось подталкивать нерешительных. В памяти Антонова-Овсеенко осталась встреча с Лениным на квартире Дмитрия Павлова 20 октября. В этот день газеты опубликовали ложное сообщение об аресте Ленина.
Из воспоминаний В. А. Антонова-Овсеенко:
«…Ильич снял парик, очки и искрящимся юмором взглядом сразу окинул нас.
— Ну, что нового?
Новости наши не согласовывались. В вопросе о нашей готовности к выступлению Невский и Подвойский были настроены довольно скептически. Я уже указывал, что в Питере мы гораздо сильнее, чем это им кажется. Северный съезд показал, что окрестные гарнизоны также с нами. Рассказываю о положении в Финляндии. Моряки с крупных судов настроены весьма революционно, часть пехоты тоже, а команды некоторых миноносцев и подводок малонадежны, свеаборгские артиллеристы все еще в плену у соглашателей. Казаки-кубанцы внушают опасения, но Выборгский гарнизон берется не выпускать их из Финляндии».
Из воспоминаний М. Г. Павловой:
«Ленин засыпал Владимира Александровича вопросами, его интересовали детали. Он сидел спиной к голландской печи, облицованной белым кафелем. Когда настала очередь Подвойского и он заговорил о необходимости отодвинуть вооруженное выступление дней на десять, Ленин поднялся и стал горячо доказывать пагубность всяких отсрочек».
План вооруженного восстания, в общих чертах намеченный Лениным еще в сентябре 1917 года, разрабатывался при участии военных работников партии. Исходя из главной цели восстания — свержения буржуазно-помещичьего строя, — ВРК наметил оперативные задачи по захвату главных опорных пунктов, баз снабжения, центров связи и возможных узлов сопротивления: Петропавловской крепости, мостов, вокзалов, штаба военного округа, Адмиралтейства, банков. В оперативном плане нашли отражение все вопросы, решающие успех: мобилизация боевых сил — солдат, красногвардейцев, матросов, расположение частей революционной армии, охрана ВРК, райкомов партии, штабов, а также типографий и редакций газет, главных коммуникаций. И еще организация заслона против вызванных Временным правительством подкреплений.