Не дожидаясь окончательного решения своей дальнейшей судьбы, 22 августа Дитерихс выехал из Петрограда, получив разрешение посетить семью в Киеве. Однако доехать до дома Дитерихсу не удалось.
Проезжая через Могилев, Дитерихс встретился с командиром 3-го Конного корпуса генерал-лейтенантом А.М. Крымовым. Эта встреча сделала Дитерихса и очевидцем и участником всего "Корниловского выступления". На допросе Следственной Комиссии Дитерихс добросовестно изложил свою версию "путча". В соответствии с ней Крымов был уверен, что после отступления русских войск на линию Нарва-Псков предполагается формирование Особой Петроградской армии, и перебрасываемый под Петроград его корпус должен был войти в ее состав. Именно этими оперативными перегруппировками, а отнюдь не "стремлением реставрировать старый режим" и "свергнуть демократическое правительство" руководствовался, с точки зрения Дитерихса, генерал Крымов. С Корпусом Дитерихс проделал весь путь до Луги и отмечал, что абсолютно никаких политических целей его командование не преследовало, а недоверие Керенского привело Крымова к самоубийству.
Честность поведения Дитерихса во время следствия, тот факт, что он к моменту прибытия в 3-й Конный корпус формально не занимал никакой должности, а также политическая лояльность к Керенскому на тот момент спасли его от "Быховского заключения". Более того, с сентября 1917 г. Дитерихс получил заметное повышение по службе: чин генерал-лейтенанта и должность генерал-квартирмейстера Ставки Верховного Главнокомандующего. Начальником штаба Ставки стал сослуживец Дитерихса по Юго-Западному фронту генерал-лейтенант Н.Н. Духонин. Дитерихс становится его первым заместителем в соответствии с порядком управления[38].
Во время фактического развала фронта военные задачи для генерал-квартирмейстерской части становились отдаленными. Важнее было подготовиться к борьбе против "внутренних врагов", особенно против "контрреволюционеров слева" – большевиков.
Духонин поддерживал контакты с "Быховскими узниками". Об этом писал генерал А.И. Деникин в "Очерках Русской Смуты": "…Духонин и Дитерихс испытывали тягостное смущение неловкости, находясь между двух враждебных лагерей. Сохраняя полную лояльность в отношении к Керенскому, они в то же время тяготились подчинением ему и отождествлением с этим лицом, одиозным для всего русского офицерства; их роль – наших официальных "тюремщиков" – также была не особенно привлекательна; моральный авторитет Корнилова в глазах офицерства сохранился, и с ним нельзя было не считаться. Не раз Быхов давал некоторые указания Могилеву, которые в мере возможности Ставка исполняла…"[39].
После Октября 1917 г. и бегства Керенского с поста Главковерха, 1 ноября 1917 г. ген. Духонин принял на себя обязанности Верховного Главнокомандующего, а с 3 ноября – Дитерихс стал его Начальником штаба. Ему пришлось стать свидетелем катастрофы Ставки и последних попыток Духонина организовать сопротивление новой власти. В разгар "кровавой недели" в Москве Дитерихс лично контролировал отправку, правда, запоздалую, во "вторую столицу" частей 1-й Бригады 3-й Гвардейской Кавалерийской дивизии[40].
Интересный факт. У Дитерихса был реальный шанс продолжить свою службу у большевиков. 8 ноября ему пришлось вести переговоры с назначенным большевицким Совнаркомом Народным Комиссаром по Военным Делам и новым Главковерхом прапорщиком Н.Г. Крыленко. 13 ноября 1917 г. Крыленко ультимативно потребовал от ген. Духонина подчинения большевикам и выполнения "Декрета о мире". После отказа генерала Духонина подчиниться, Крыленко по телеграфу предписал ему сдать все дела Дитерихсу, которому поручалось руководить Ставкой до тех пор, пока из Петрограда не прибудет новый Главковерх. Но ни Духонин, ни Дитерихс на это не пошли. Сразу же после переговоров с Петроградом, 8 ноября, Дитерихс, не желая иметь ничего общего с новой властью, приказом по Управлению генерал-квартирмейстера сложил с себя обязанности генкварверха, передав их генерал-майору В.Е. Скалону[41].
События Октября 1917 г. Дитерихс воспринял как закономерный итог слабости Временного Правительства, его невозможности руководить страной. Понимая невозможность компромиссов с большевиками, Дитерихс рассчитывал сделать Ставку центром сопротивления. Неизвестно, получал ли он подобные распоряжения от Керенского, но со стороны своего бывшего начальника ген. Алексеева имелись прямые указания на этот счет. В письме от 8 ноября 1917 г., которое можно считать одним из первых документов по истории Белого движения, Алексеев, находившийся в это время в Новочеркасске, писал о тех перспективах, которые, по его мнению, имела Белая борьба на Дону и Кубани. Генерал Алексеев возлагал большие надежды на организацию антибольшевицкого сопротивления с помощью Ставки Верховного Главнокомандующего – одного из немногих легитимных органов, оставшихся в России в период "междувластия" (в условиях, когда Всероссийское Учредительное Собрание еще не избрано, а Временного Правительства уже не существует).