Политические взгляды И. А. Львова постепенно менялись. В Галиче он первоначально был сторонником Керенского и в выступлениях критиковал большевиков, но уже к осени только числился эсером, а на практике проводил линию большевиков. Так, в полку на митинге была принята резолюция «ни одной маршевой роты на фронт империалистической войны», а Совет рабочих, солдатских и крестьянских депутатов вынес решение о роспуске городского самоуправления — городской думы. В сентябре дума была распущена. Власть фактически перешла в руки уездного Совета. Совместным заседанием полкового комитета 181-го пехотного полка и уисполкома решено не пропускать проходившие по железной дороге станции Галич эшелоны солдат, отправляющихся на фронт. Благодаря этому были распропагандированы три роты 12-го сибирского полка, влившиеся в 181-й пехотный полк.
С правом решающего голоса в октябре 1917 года И. А. Львов избран делегатом на II Всероссийский съезд Советов. В Петрограде Львов узнал о больших беспорядках в Галиче и пожаре в здании Совета. Прервав участие в заседаниях съезда, он срочно выехал на место для восстановления порядка.
В Галиче началось брожение среди солдат 181-го полка, был разграблен винный погреб, произошла остановка электростанции. На заседании полкового комитета образовали ВРК, председателем которого избрали И. А. Львова. 29 октября на собрании рабочих, солдат и интеллигенции он сделал доклад о II съезде Советов. Из состава полка для охраны порядка в городе сформировали «роту революции». Состоявшийся 8–9 ноября уездный съезд Советов избрал уисполком во главе с И. А. Львовым. Кроме административной деятельности в должности председателя Галичского совета, он был редактором местной газеты «Знамя труда».
В начале марта 1918 года Львов участвовал в работе IV губернского съезда Советов. Был избран в президиум съезда от партии левых эсеров и в состав губисполкома. По воспоминаниям Н. П. Растопчина, Львов стал председателем губисполкома, что не соответствует действительности. Возможно, в памяти Растопчина отложился тот факт, что Львов председательствовал на одном из утренних заседаний губернского съезда. Съезд работал под руководством председателя губисполкома П. А. Бляхина (Сафронова), выступившего с основным докладом. По имеющимся документам и в начале апреля Бляхин сохранял за собой этот пост. В конце апреля, как сообщали костромские газеты, в губисполкоме разразился «председательский кризис». За короткий срок на этом посту сменилось несколько человек, среди исполняющих обязанности председателя был и Львов.
В марте 1918 года Львов являлся комиссаром административного отдела и занимался ликвидацией дел бывших губернских учреждений ведомства Министерства внутренних дел и организацией собственно административного отдела.
6–7 июня 1918 года все дела передавались соответствующим специальным отделам, образованным при губернском Совете. Стараниями Львова была организована комиссия по борьбе с контрреволюцией и спекуляцией (Губчека), которую он и возглавил. По мнению Львова, без чрезвычайной комиссии советская власть существовать бы не могла. Деятельность ЧК носила конспиративный характер, и ее отделения обязательно должны были существовать в каждом уезде и волости. Одна из составляющих работы Губчека заключалась в арестах и разоружении бывших офицеров; так, ночью 11 июня по адресам было изъято большое количество оружия и арестовано много офицеров. На IV губернском съезде Советов 18 июня 1918 года 44 голосами Львов избран в состав губисполкома от фракции левых эсеров, а на следующий день вошел в состав президиума в качестве заведующего административным отделом и секретаря от фракции. Практически одновременно он был избран и делегатом на Всероссийский съезд Советов.
Как представитель Губчека И. А. Львов принимал участие в подавлении контрреволюционного мятежа в Ярославле, там были задействованы силы 1-го Костромского советского полка, рабочей дружины «ПЛО», фабрик Кашина и Зотова.
О подавлении мятежа в Ярославле И. А. Львов воспоминал: «Не доезжая до станции Всполье костромичей в поезде обстреляли белогвардейцы. Мы на ходу разгрузились и залегли по другую сторону железной дороги, пулеметы белых контрреволюционеров были на всех возвышенностях, на махорочной фабрике Вахрамеева и на близлежащих церквях, без артподготовки нельзя было идти в атаку». В ответ на ярославские события в Костроме было введено военное положение и создан ВРК.