23 октября Военно-революционный комитет назначил комиссаром Петропавловской крепости Г. И. Благонравова. Установив связь с руководителем большевистской ячейки солдатом Павловым и проведя заседание ячейки, Благонравов предложил немедленно созвать митинг. Он состоялся в казармах местной команды. Помещение было переполнено. Митинг принял большевистскую резолюцию: «За власть Советов! За свержение Временного правительства!» Участники митинга заявили, что они будут выполнять приказания только Военно-революционного комитета.
Утром 24 октября, в канун решающих событий Октябрьского восстания, ВРК прислал комиссару и гарнизонному комитету Петропавловской крепости предписание привести крепость в полную боевую готовность. Тотчас же были намечены пункты, где должны быть выставлены пулеметы, заставы, караулы. Используя арсенал, решили усилить вооружение гарнизона, а также охрану подступов к крепости. На крепостной стене установили пулеметы для обстрела Троицкого (ныне Кировского) моста, набережных и особняка Кшесинской, занятого «ударниками» Керенского; вышку здания Народного дома (бывш. кинотеатр «Великан») также заняли пулеметчики и взяли под прицел северные подступы к крепости и арсеналу. В крепость прислали отряд преданных революции матросов с «Авроры».
Комендант крепости полковник Васильев был подвергнут домашнему аресту, так как оказалось, что он держит телефонную связь со штабом Керенского и ожидает прибытия казачьих частей. В квартирах коменданта и офицеров были сняты телефоны.
В крепости царило оживление: приходили за оружием рабочие отряды, представители воинских частей через крепостные телефоны поддерживали связь со Смольным.
Энергичные действия революционно настроенных частей, особенно батальона пулеметчиков, оказывали воздействие на колеблющихся солдат самокатного батальона. После митинга в цирке «Модерн» (деревянное здание цирка позже сгорело, а находилось оно вблизи особняка Кшесинской) большинство высказалось за поддержку лозунга «Вся власть Советам!». Гарнизон крепости перешел на сторону большевиков.
24 октября 1917 года на заседании ЦК РСДРП(б) было предложено устроить в Петропавловской крепости запасной штаб восстания. Решили также снабдить всех членов ЦК пропусками в крепость и поручить Я. М. Свердлову поддерживать с нею постоянную связь.
К утру 25 октября весь город находился в руках восставших.
Во второй половине дня 25 октября ВРК созвал в крепости совещание полевого штаба. На нем обсуждался план захвата Зимнего дворца. Было решено начать штурм не позднее 9 часов вечера по условному световому сигналу, который поступит из
Петропавловской крепости.
Сразу же после этого с крейсера «Аврора», стоявшего тогда за Николаевским мостом (ныне мост Лейтенанта Шмидта), должны были дать холостой выстрел сигнал к началу общего штурма Зимнего дворца. Это решение связной ВРК передал комиссару «Авроры» А. В. Белышеву.
Во избежание кровопролития члены Военно-революционного комитета Н. И. Подвойский и В. А. Антонов-Овсеенко с участием Г. И. Благонравова составили в крепости текст ультиматума Временному правительству с требованием капитуляции. Его взялись передать солдаты самокатного батальона В. Фролов и А. Галанин. Временному правительству давалось на размышление 20 минут. Ответа на ультиматум не последовало.
Между тем на Дворцовой площади стихийно началась перестрелка. Услышав ее, комиссар крепости Благонравов приказал подать условный сигнал.
На «Авроре» его ждали. Комиссар и артиллеристы находились у носового орудия. А. В. Белышев вспоминает: «Напряжение все усиливалось, с берега доносилась стрельба. А Петропавловская крепость не давала о себе знать. Уже 35 минут десятого, а красного огня все нет. Огонь, огонь! раздались голоса. Во мгле за мостом показался багровый огонь. Было 9 часов 40 минут. Я отдал команду: Носовое, огонь! Пли! Мелькнула вспышка выстрела, прокатился грохот над Невой, над набережными, над площадью Зимнего дворца».
Беглый артиллерийский огонь, начавшийся затем из Петропавловской крепости, вызвал смятение среди защитников дворца. К этому времени отсюда ушли остатки казачьих сотен, большая часть юнкеров, женский батальон почти половина личного состава гарнизона Зимнего дворца
Около 2 часов ночи Зимний был взят. В. А. Антонов-Овсеенко прислал в крепость записку с просьбой приготовить камеры в тюрьме Трубецкого бастиона для арестованных министров Временного правительства.
Г. И. Благонравов вспоминал: «Среди ночи, под усиленным конвоем революционных рабочих и солдат во главе с Антоновым, вступает исторический кортеж пленных министров в стены Петропавловской крепости. В маленьком зале гарнизонного клуба при свете дымной керосиновой лампочки (электричество было испорчено) устраивает Антонов перекличку бывшим людям. Чинно сидят они по скамейкам, и темные блики дрожат на их бледных лицах, и такими ничтожными и жалкими они кажутся среди этой радостной и окружающей их толпы рабочих и солдат. Почернелые от грязи и пороха, с блестящими глазами и веселой речью, бодро стоят представители восставшего народа с винтовками в руках. Какой разительный контраст! Неповторяемое зрелище».