1917年對於協約國和同盟國集團來說都充滿著危機，而俄國的形勢尤其惡化，沙皇在年初便向奧匈發出和平試探，準備與同盟國集團單獨媾和。消息傳出後，英、法甚感恐慌，英國駐俄大使布坎南開始同俄國國會中的左翼強硬派領袖密謀廢除沙皇政體，成立民主共和政體。不等英國大使動手，2月底，首都彼得堡出現騷亂，警察開槍射殺示威群眾暴行，激起了部隊嘩變，在騷亂髮生一星期內，各地紛紛成立由工人和士兵代表組成的蘇維埃，沙皇對局勢已失去控制，此刻他像個迷路的孩童，與高級將領和國會議長通電詢問：我該怎麼辦？幾乎所有人都要他退位。3月15日，當沙皇親筆寫下退位詔書，把皇位讓給其兄弟米切爾公爵時，形勢已發生急劇變化，首都已成立李沃夫親王為首的臨時政府，羅曼諾夫王朝壽終正寢。這就是歷史上的「二月革命」。但這時俄國國內卻出現了代表地主階級、資產階級的臨時政府，和代表工農無產階級的蘇維埃兩個政權並存的獨特現象。
3月20日，臨時政府發表公告，表示堅決履行協約國的義務，將戰爭進行到底。5月1日，臨時政府向各盟國發出照會，重申了自己將嚴格履行所承擔的義務的立場。這一對外政策違反了民心，表明臨時政府並沒有吸取沙皇政權垮台的教訓。6月5日，俄國臨時政府免去阿列克謝也夫俄軍總司令的職務，委任勃魯西洛夫接替這一俄軍最高指揮職務。
早在1月初，俄軍北方方面軍的第12集團軍發動了一次「米塔瓦戰役」。開始階段，俄軍小有進展，隨後遭到了德軍第8集團軍的迎頭痛擊，損失2.3萬人，卻一無所得。「二月革命」後的臨時政府為擺脫國內的困境，決定發動一次大攻勢，由勃魯西洛夫負責指揮。從6月29日開始，俄軍西南方面軍首先向奧軍發動打擊，一星期後，在斯坦尼斯拉夫以南獲得突破，但軍隊此時已深受國內革命的影響，對戰爭厭惡已極，戰場上俄軍的某些部隊開始拒絕執行進攻的命令，以致俄軍不能擴大戰果。7月19日，德軍趕到並投入反攻，俄軍士氣崩潰，許多部隊未經戰鬥，自動放棄陣地，解散回家。
俄軍「六月攻勢」失敗激起首都彼得堡群眾大規模示威遊行，臨時政府通過鎮壓結束了兩個政權並立的局面，克倫斯基任政府新首腦兼陸軍部長。新內閣原打算讓極有威望的勃魯西洛夫出任政府首腦，但他堅決反對任何不必要的犧牲和冒險，因此成為許多政府要員的眼中釘。7月30日，克倫斯基的一份電報解除了勃魯西洛夫的最高統帥職務，由科爾尼洛夫接替了他。9月1日，古特爾指揮德軍第8軍團向里加進攻，古特爾採用新的「滲透戰術」，一舉突破俄軍防線，渡過西德維納河。9月2日，俄軍紛紛向後潰逃，德軍於行進中佔領北方軍事重鎮里加。里加失陷後，俄軍總司令科爾尼洛夫立即命令第3騎兵軍向首都進軍，發動軍事政變，但部隊拒絕服從，半路上便作鳥獸散。逆拂民心而又連吃敗仗的臨時政府此時也陷於絕境。
1917年11月7日（俄歷10月25日），布爾什維克黨組織了武裝起義，推翻了臨時政府，建立了蘇維埃社會主義共和國，這是一個無產階級性質的政權和國家，這一稱做「俄國十月革命」的事件後來被證明具有劃時代的意義。當時成功的秘密在於利用俄國人民普遍而強烈的反戰、厭戰心態，以「麵包與和平」為號召，贏得了廣大人民的熱烈擁護。
蘇維埃政府於11月9日，公布了第一個法令即和平法令，建議各交戰國立即簽訂公正、民主和不割地、不賠款的和約。出於意識形態和利益上的對立，協約國對此表示緘默，並支持設在莫吉廖夫的俄軍總司令杜鶴寧的統帥部，慫恿其另搭政府班子。同盟國家為結束兩面作戰的局面，以便從東線騰出兵力用於西線，願意開始談判。於是蘇維埃政府轉而與同盟國單獨交涉，同時解除不執行命令的杜鶴寧的職務，由軍事人民委員克雷連柯上尉任俄軍總司令。12月2日，蘇維埃政府和談代表團在布列斯特－里托夫斯克同德、奧、保、土四個國家的代表團舉行會談。12月15日，雙方簽訂為期一個月的臨時停戰協議，規定如果一方中止停戰，須在七天前通知對方。
12月22日，雙方進入實質性談判，蘇維埃政府締結基本原則是不割地、不賠款。12月25日，奧匈外交大臣切爾寧代表四國代表團聲明準備同意蘇維埃政府的基本原則，但附加了一項條件：要求在協約國其他國家也履行這些基本原則的情況下，同盟國家才承諾履行義務。這就為後來強迫蘇維埃政府簽訂屈辱的喪失大片領土的和約埋下了伏筆。切爾寧的聲明在德國遭到軍方強硬派的竭力反對。魯登道夫指責德國代表、東線參謀長霍夫曼說：「您怎麼能讓這個照會出現？我們必須獲得新的領土，以保衛東普魯士。」興登堡則向德皇要求，軍方以後對和談施加決定性的影響，並承擔全部的責任。
1918年1月9日，和談復會，同盟國家以其他協約國家拒不參加談判為由，堅決拒絕了根據蘇維埃政府的普遍和約建議來繼續談判，強調目前只能討論單獨媾和的問題。會議廳里又出現了分裂出去的烏克蘭代表團。1月18日，德國代表霍夫曼向蘇維埃代表團團長托洛茨基出示改動了邊界的新地圖，闡述了和約的條款，根據這些條款，原屬俄國的，現被德國所佔的西部領土，波蘭、立陶宛、拉脫維亞的一部分和白俄羅斯的一部分併入德國版圖。布列斯特－里托夫斯克以南的邊界，則同獨立的烏克蘭談判確定。
當時俄國舊軍隊已處解體狀態，前線大批大批的部隊放棄陣地，丟下火炮和軍用物資退往後方，這種現象無法加以阻止。雖在1月28日剛通過建立工農紅軍的法令，但新軍隊尚未建立，新生的政權無法守住漫長的戰線，除了接受苛刻的和約外，別無出路。蘇維埃政府中對和約有三種意見，布哈林認為簽訂和約就是同德帝國主義勾結，是對世界革命的背叛，主張立即停止談判，向德國及其盟國宣布進行革命戰爭。托洛茨基主張既不要和約，也不要戰爭，單方面宣布結束戰爭，軍隊複員。他對德國無產階級即將起來革命抱有幻想。列寧認為只要條件不損害「十月革命」的成果——無產階級專政，即使在最苛刻的條件下，也要儘快締結和約。列寧明確指示托洛茨基，只要德國人不下最後通牒，就堅持不讓步，一旦下了最後通牒，就在和約上簽字，不要再堅持，否則會在德國人進一步打擊下，被迫簽訂條件更為苛刻的和約。2月9日，德國代表、外交大臣屈爾曼以強硬態度要求蘇維埃政府代表團立即在德國提出的和約上簽字。第二天，托洛茨基宣讀了聲明：蘇維埃政府將不簽署和約，但要結束戰爭，複員軍隊。德國代表聲稱，如果拒絕締結和約，就要恢複戰爭行動。托洛茨基斷然聲明不可能繼續談判。至此，和談宣告破裂。托洛茨基對列寧的指示置若罔聞、一意孤行，使蘇維埃國家處於極其險惡的境地。
2月16日晚，蘇維埃政府收到德方通知，2月18日，德軍將恢複軍事行動。德國人沒有遵守必須在中止停戰前七天通知的約定。德軍和奧軍於2月18日沿整個東線發動進攻，俄軍不堪一擊，兵敗如山倒，德、奧軍隊5天里深入俄境二三百公里。進攻第二天，蘇維埃政府致電德國政府，同意在先前拒絕的和約上簽字，並急派特使將一份電報副本送給正在進攻的德軍。但德國人卻並不急於回答。直到2月23日，蘇維埃政府才收到德國政府的一份最後通牒，條件比兩周前更加苛刻。通牒要求俄軍立即撤出波羅的海沿岸地區、芬蘭和烏克蘭，把安納托利亞地區歸還給土耳其，同獨立的烏克蘭政府締結條約，複員軍隊，恢複對俄不平等的1904年俄德通商條約，最後通牒限48小時內答覆。第二天蘇維埃政府宣布接受最後通牒，並派出代表團前往布列斯特－里托夫斯克。3月3日，雙方在和約上簽字。與戰前相比，俄國割讓約100萬平方公里領土，人口約5000萬，佔全國總人口三分之一，那裡的煤產量佔全國的90％，鐵礦石佔70％，還包括全國工業的54％和鐵路的30％。
《布列斯特－里托夫斯克條約》對新生的蘇維埃政府來說，的確是不幸的和約，但戰爭史已證明，失敗的時刻簽訂和約是聚集力量的手段。在強弱懸殊的情況下，弱者若堅持不妥協則等於自取滅亡。1918年11月9日，德國爆發資產階級民主革命，霍亨索倫王朝覆滅。德國及其盟國最終在第一次世界大戰中戰敗。11月13日，蘇維埃政府宣布廢除《布列斯特－里托夫斯克條約》。事實表明，列寧的決策和蘇維埃政府的忍辱負重是極其英明正確的。
俄國退出戰爭後，羅馬尼亞頓時成了失去巨人保護的棄兒，被迫與同盟國家於1918年5月7日，在布加勒斯特簽訂和約。南多布羅加割讓給保加利亞，北多布羅加被置於德、奧、土、保四國共管之下。德國則壟斷羅馬尼亞的石油和糧食的輸出。不過，作為對馬爾傑洛曼政府的通力合作的回報，德國及其同盟國准許羅馬尼亞吞併俄國的比薩拉比亞。