После Февральской революции Сталин оказался в Петрограде, где сначала занимал умеренные политические позиции, в частности, высказывался против свержения временного правительства. Редактировал «Правду», был послан большевиками в качестве их представителя в исполкоме Петроградского совета. Выступил против «Апрельских тезисов» Ленина, изложенной в них стратегии перерастания буржуазной революции в социалистическую и лозунга «Вся власть советам!». Но вскоре перешел на ленинские позиции. Сталин был избран членом бюро ВЦИК от большевиков. На VI съезде РСДРП(б) в июле-августе 1917) выступил с политическим отчетом ЦК, был избран в узкий состав ЦК.
В октябре 1917 был избран членом Политбюро ЦК РСДРП (б) и бюро ЦК, в которое в ноябре 1917 помимо его вошли Ленин, Троцкий, Свердлов. Входил в редколлегии центральных органов большевиков («Рабочий и солдат», «Рабочий», «Пролетарий» «Рабочий путь»). Член Военно-революционного центра большевиков и Петроградского ВРК. После разгрома редакции 24 октября 1917 обеспечил выход газеты, разъяснявшей цели большевизма в ходе Октябрьского переворота. Активно участвовал в подготовке и проведении II съезда советов.
После победы Октябрьской революции вошел в большевистское правительство, в котором занимал пост наркома национальностей (до 1923 ), одновременно был членом редколлегии «Правды». Один из авторов «Декларации прав народов России», провозгласившей право народов на самоопределение вплоть до отделения. В 1918 был уполномоченным ВЦИК по заготовке и вывозу хлеба на Северном Кавказе, членом военного совета Северо-Кавказского военного округа, членом реввоенсовета Южного фронта. Был одним из руководителей обороны Царицына, здесь сблизился с К. Е. Ворошиловым, затем с С. М. Буденным и другими командирами Первой конной армии, которые стали опорой Сталина в армии.
В 1918-1922 гг. – член Реввоенсовета республики. Конфликтовал с Л. Д. Троцким, отношения с которым уже в это время приобрели характер личной неприязни. В октябре 1918 – марте 1919 гг. — член ЦК КП (б) Украины, член его заграничного бюро, то есть фактическим представителем компартии Украины в ЦК РКП(б). В июле-сентябре 1919 – член реввоенсовета Западного фронта, чрезвычайный уполномоченный Совета рабоче-крестьянской обороны Петрограда. В октябре 1919 – январе 1920 гг. — член реввоенсовета Южного фронта, один из организаторов разгрома Деникина. Во время Советско-польской войны был членом реввоенсовета Юго-западного фронта. Председатель Центрального бюро мусульманских организаций РКП (б). Член Совета труда и обороны, представлял в нем ВЦИК. В 1919-1922 гг. нарком государственного контроля (рабоче-крестьянской инспекции). Кавалер ордена Красного знамени. В 1918 женился на Н. С. Аллилуевой (из семьи революционеров), которая родила сына Василия и дочь Светлану.
