从面包抗议到驻军哗变
二月革命的中心是俄国首都彼得格勒，即今圣彼得堡。事件名称沿用俄国当时使用的儒略历；旧历二月下旬的主要起义，在公历中已是1917年3月。第一次世界大战带来的军事挫折、物资匮乏和生活困难，使反战情绪与对沙皇统治的不满相互交织。
3月8日（旧历2月23日），彼得格勒女工走上街头，提出面包与结束战争的要求。工厂罢工随后扩大，街头示威演变为武装起义。尼古拉二世命令军队恢复秩序，但部分首都驻军拒绝继续镇压，转而参加抗议。到3月12日（旧历2月27日），革命力量已控制首都，皇帝派遣伊万诺夫将军恢复控制的行动也未成功。
士兵委员会与两个权力中心
起义中出现了工兵代表苏维埃，以及由国家杜马议员组成的临时委员会。后者构成建立临时政府的政治基础，前者则依靠工人与士兵代表组织群众和驻军。这不是两个相同层级的政府依成文宪法分掌权限，而是行政权力与革命群众组织的实际影响并存。
3月14日（旧历3月1日），彼得格勒苏维埃发布第一号命令，其明列对象是彼得格勒军区驻军。命令要求部队选出士兵委员会、派代表参加苏维埃，并把武器置于委员会控制下；杜马军事委员会的命令，只有不与苏维埃决议冲突时才执行。同时，命令保留值勤时的严格纪律，赋予军人在非值勤时公民权利，废除强制敬礼与某些等级称谓。军官对士兵和武器的支配权因此受到限制。
退位并不等于立即宣布共和国
3月15日（旧历3月2日），尼古拉二世在普斯科夫签署退位文件。他放弃自身皇位，并越过儿子阿列克谢，把继承权交给弟弟米哈伊尔。诏书仍以继续战争、维持国家团结为理由，并要求继任者与代表机关合作；它本身不是建立共和国的宣言。
次日，米哈伊尔声明，只有人民经制宪会议表达接受他的意愿时，他才承担最高权力，并要求民众服从临时政府。这一有条件的不接受皇位，使王朝统治失去实际承接者。国家最终采取何种政体，被交给未来经选举产生的制宪会议，而非由尼古拉二世的一纸退位诏书预先决定。
新的政治自由与未解决的问题
由格奥尔基·李沃夫主持的临时政府公布了内阁名单和施政纲领，米留可夫任外交部长、古契科夫任陆海军部长、克伦斯基任司法部长。宣言承诺政治与宗教案件大赦、言论出版和集会结社自由，取消等级、宗教及民族限制，并以选举产生的民兵领导取代旧警察机关。制宪会议将按普遍、平等、直接和秘密投票原则产生，负责决定政体与宪法。
这些承诺改变了公开政治活动的条件，却没有使战争、粮食供应和生活费用问题随王朝终结而消失。临时政府拥有行政机构，苏维埃则对工人与士兵保持重要影响；两者之间的合作与冲突，成为此后1917年政治发展的核心。二月革命结束了沙皇统治，但没有建立一个已获稳定承认、能独占政治和军事指挥权的新秩序。