Февральская революция 1917 застала Зиновьева в Берне, где он работал в химической лаборатории. Вызванный Лениным в Цюрих, Зиновьев по его поручению участвовал в эмигрантских совещаниях по вопросу о том, как скорее реализовать амнистию и вернуться в Россию. 3 апреля Зиновьевы и Ульяновы вернулись в Петроград, где 1-я общегородская конференция Петроградской организации большевиков избрала Зиновьева своим председателем. Тогда Зиновьев склонил её к принятию «Апрельских тезисов» Ленина.

Войдя в редакцию «Правды», Зиновьев почти ежедневно помещал в ней статьи, разъясняющие большевистское понимание смысла войны и тайных договоров, братания на фронте, а также отношение большевиков к Временному правительству, о положении во 2-м Интернационале и т.п. Зиновьев писал: «Мы... не хотим двоевластия... Мы... за то, чтобы в нашей стране существовала единая власть. И этой властью должны быть Советы РСД. Вот когда будет достигнута эта ступень революции в России, это станет могучим рычагом развития европейского, развития мировой революции. Революционная социал-демократия в России всегда мыслила победоносную русскую революцию как пролог, как введение к социальной революции на Западе... российская революция выйдет за пределы только национальной революции, тогда русская революция 1917 г. послужит началом конца капиталистического строя» [7, с.140].

Отвечая на обвинения в том, что большевики провоцируют выступления рабочих, Зиновьев говорил: «...умри сегодня все большевики, которые, по вашему мнению, во всём виноваты, всё равно волнения будут продолжаться. Как [же] вы хотите, чтобы при наступлении контрреволюции не волновались рабочие, которые явились авангардом революции?» [7, с. 143].

Утром 3 июля Зиновьев и Каменев узнали, что 1-й пулемётный полк, рабочие заводов Путиловского и Треугольника собирались выйти на улицу с требованием, чтобы Советы взяли власть. Зиновьев, Каменев и Л.Д. Троцкий стали обзванивать организации большевиков, убеждая не выступать, но им отвечали, что пулемётчики и путиловцы отказываются слушать уговоры. После этого было принято окончательное  решение: «...нельзя такое движение предоставить самому себе, надо вмешаться и придать ему мирный и организованный характер» [9, с. 365]. На экстренном заседании Рабочей секции Петроградского Совета РСД Зиновьев объявил: «Сегодня буржуазия засвидетельствовала нам свою контрреволюционность. Из состава коалиционного министерства ушли министры-кадеты» [9,с. 327].

 По докладу Зиновьева секция большинством высказалась за переход власти к Советам.

Зиновьев, выступая несколько раз, говорил, что Петроградский Совет и ВЦИК должны уважать волю рабочих и крестьян, требующих передать всю власть Советам, но предостерегал от принятия боя на улицах, ибо это было бы выгодно только буржуазии. Но заседание решило отклонить требования демонстрантов и объявить их «врагами революции». После этого Зиновьев, Троцкий и Каменев убеждали, по их словам, руководителей матросской манифестации позволить разоружить себя и вернуться в Кронштадт.

Утром 5 июля Зиновьев, узнав о разгроме юнкерами «Правды», вместе с Каменевым добивались, чтобы был освобожден задержанный номер газеты, в котором опубликовано воззвание о прекращении демонстрации. Но этому воспротивились в штабе Петроградского ВО – «Правда» печаталась в «незаконно» конфискованной типографии «Сельского Вестника».

7 июля Зиновьев на квартире С.Я. Аллилуева узнал о решении Временного правительства арестовать и предать суду его самого, Ленина и Каменева, обвинённых в попытке свергнуть в Июльские дни Временное правительство. Поэтому 9 июля Ленин и Зиновьев перебрались на станцию Разлив и обосновались в шалаше.

В первых числах августа Зиновьев вернулся в Петроград, скрывался на квартире рабочего завода «Айваз»; писал статьи для «Пролетария» и «Рабочего», выходивших вместо «Правды». С конца августа возобновил работу в ЦК РСДРП(б).

В это время велась скрытая полемика по вопросу власти в стране. Ярким примером может послужить статья Зиновьева «О съезде Советов». В то время как Ленин считал Советы выше Учредительного Собрания, Зиновьев утверждал, что Советы не исключают Учредительного Собрания: «Если нашей революции не суждено погибнуть, если ей дано победить, то мы увидим на практике комбинированный тип республики Советов и Учредительного Собрания. Если то, что мы называем «второй революцией» (т.е. победа рабочих и крестьян над буржуазией и помещиками), может произойти мирно, то только по пути такой республики. Это будет тогда легальная революция такого громадного размаха, которого не знает ещё история».[8, с.146]

В тот же день Ленин в письме «К членам партии большевиков» потребовал исключить обоих из партии за «неслыханное штрейкбрехерство».

Зиновьев писал: «Последние надежды на мирный исход кризиса изжиты. Последние мирные надежды… разбиты жизнью. Наши противники в последние дни сделали всё возможное, чтобы вытравить эти иллюзии. Они уже перешли в наступление, это факт». [6, с. 458]

13 декабря Зиновьев был избран председателем Петроградского Совета. В тот же день на Всероссийском съезде железнодорожных мастеровых и рабочих заявил: «Те, кто особенно кричит об Учредительном Собрании, те не договаривают… Они …хотят отнять эту власть у Советов. Этого-то и не допустят революционный рабочий, солдат и крестьянин». [6, с. 467]

Таким образом, в годы революции в России Зиновьев выступал против двоевластия, добивался передачи всей власти Советам. Также он пытался донести до простого народа реальное положение дел в стране, печатая статьи в газете « Правда».