Около четырех часов дня в город прибыли вызванные ВРК матросы из Кронштадта и из Гельсингфорса. Их около четырех тысяч, они — главная сила большевиков. К 6.30 вечера дворец окружен осаждающими. У защитников достаточно сил для обороны, но не хватает командиров («всего 5 действующих офицеров»). Большевики считали, что во дворце около полутора тысяч человек, однако к ночи их число заметно поубавилось. «Покидали Дворец изголодавшиеся, покидали в одиночку и группами павшие духом, покидали обманутые». Юнкеров-артиллеристов увел политический комиссар их училища, солгавший, что таков приказ командира. Ушли казаки. Перед этим они спросили, на что рассчитывает правительство, оставаясь в бездействии. «Правительство казакам отвечало то, что говорило юнкерам, — оно не может отдать военного приказа: биться до последнего человека; может быть, кровопролитие будет бесцельно и поэтому оно предоставляет свободу действий». Казачий полковник «ничего не сказал и только вздохнул».
До девяти часов вечера осаждающие и осажденные обменивались редкими выстрелами. После девяти перестрелка усилилась. «Мы — или нас?» — спросил кто-то из министров. «Мы. Для острастки выстрелили из пушки в воздух». Атакующие стреляли всерьез, а не для острастки. Сигналом к штурму стали холостые залпы из сигнальной пушки Петропавловской крепости и из носового орудия «Авроры». После часа перестрелки, когда, по выражению В. А. Антонова-Овсеенко, руководившего штурмом, «беспорядочные толпы матросов, солдат, красногвардейцев то наплывают к воротам дворца, то отхлынывают», начался артиллерийский обстрел Зимнего из Петропавловской крепости. Шестидюймовые орудия «Авроры» тоже должны стрелять боевыми снарядами, но крейсер поставили так неудачно, что он не мог бить по дворцу.
Почему же Зимний дворец не превратился в груду развалин? Со временем возникнет легенда о «великой революции» на пятачке у Зимнего дворца. Но дело у большевиков в тот день шло совсем не гладко. Боевые действия начались через сутки после назначенного срока, были и другие неувязки, едва не сорвавшие переворот. Около одиннадцати часов вечера артиллерия Петропавловской крепости получила приказ начать обстрел Зимнего боевыми снарядами. Но оказалось, что орудия не могут стрелять — «недоставало каких-то частей. Пришлось наскоро искать не столько недостающих частей, сколько других артиллеристов». Для вразумления артиллеристов в крепость прибыли матросы, и только после этого орудия стали бить прямой наводкой — но из тридцати пяти снарядов только два попали в цель.
На другой день посол Великобритании Бьюкенен «вышел после полудня, чтобы взглянуть на повреждения, причиненные Зимнему Дворцу в прошлый вечер длительной бомбардировкой, и, к моему удивлению, несмотря на близость прицела, со стороны реки имелось всего три отметины в тех местах, где ударила шрапнель. Со стороны площади стены были испещрены тысячами пуль от пулеметов, но ни один выстрел из полевых орудий… не попал в здание».
Штурм идет с девяти часов вечера; осаждающие, по поэтическому выражению Антонова-Овсеенко, много раз «наплывают и отхлынывают», но дворец до сих пор не взят! А что происходило в Смольном? Там с утра 25-го скрывался в задних комнатах вождь революции. «Он был обвязан платком, как от зубной боли, с огромными очками, в плохом картузишке», — вспоминал Троцкий. В таком виде он появился здесь накануне вечером. В 2.30 дня Троцкий объявил на заседании Петроградского совета, что взятие дворца и арест Временного правительства — дело ближайших минут. В три часа о том же сообщил появившийся на заседании Ленин. Затем срок перенесли на 6 часов…
В 10.40 вечера в Смольном открылся Второй съезд Советов рабочих и солдатских депутатов. По замыслу Ленина, при его открытии следовало объявить о свержении Временного правительства. У большевиков на съезде численный перевес, но все же лучше поставить делегатов перед совершившимся фактом. В Смольном слышны артиллерийские залпы — однако известия о победе все нет.
Ленин на съезде не появлялся. Он, как «лев в клетке, метался в маленькой комнатке подле заседания и ругался», вспоминал Троцкий. Потом они с Ильичом лежали на полу (!) в комнате и отдыхали, лишь изредка Троцкий «выходил в зал заседаний для того, чтобы подать реплику Дану или иному оратору». В реальных событиях 25 октября был иной колорит, нежели в фильме Эйзенштейна «Октябрь».