Осознав угрозу и вечером 25 февраля получив жесткое повеление царя «прекратить в столице беспорядки, недопустимые в тяжелое время войны с Германией и Австрией», командующий Петроградским военным округом генерал С. С. Хабалов приказал расклеить объявление, предупреждавшее, что антиправительственные выступления будут подавляться силой оружия. Объявление появилось воскресным утром 26 февраля, когда власти вывели в город дежурные роты солдат. Все силы войск и полиции сосредоточивались в центре города. Власть стремилась не допустить повторения митингов. В пятом часу офицеры стали требовать от участников демонстраций разойтись. Неповиновение толпы заставило офицеров отдать приказ об открытии огня. Только на Знаменской площади были убиты и ранены 40 человек. Но в этот же день произошел случай, который можно считать началом конца императорской власти: солдаты 4-й роты Запасного батальона лейб-гвардии Павловского полка, вызванные на усмирение беспорядков, выказали неповиновение и даже открыли огонь по конным городовым. Прибывшему на место происшествия командиру батальона полковнику А. Н. Экстену солдаты кричали, что не желают выступать против народа. Попытка уговорить забывших дисциплину «воинов» закончилась для него смертельным ранением.
«Этот безнаказанный выстрел, — вспоминал последний градоначальник столицы генерал А. П. Балк, — имел большие последствия. Руководители [антиправительственного движения] поняли, в какую среду надо направить все свои усилия. Они использовали, как выяснилось впоследствии, все средства и силы вплоть до пропаганды думских депутатов в ночь на 27-е февраля в казармах Волынского и Преображенского полков и достигли решительных результатов: штыки солдат завоевали так называемую великую, бескровную, российскую революцию». Зачинщиков беспорядков, случившихся в Павловском полку, выявили, арестовали и ранним утром 27 февраля препроводили в Петропавловскую крепость, но уже через день — по требованиям восставших — их освободили. Полевой суд, грозивший нарушителям воинской присяги расстрелом, не состоялся.
Однако вечером 26 февраля никто не мог и представить, что через сорок часов власть будет повержена. Время словно удлинилось, вбирая в себя бурные события тех дней. Если воскресным вечером 26-го полицейские власти могли отрапортовать о восстановлении порядка, то уже 27-го все совершенно изменилось. На политическую сцену вышел Петроградский гарнизон. Сигналом к его выступлению можно считать чрезвычайное событие, случившееся в Волынском полку. Солдаты этого подразделения принимали участие в расстреле демонстрантов на Знаменской площади, но этот приказ вызывал у них негодование. Утром 27 февраля они решили нарушить присягу и отказались выйти на улицу. Офицер Лукаш, отдавший приказ, был убит. Это убийство оказалось той искрой, которая попадает в пороховой погреб: с тех пор судьба солдат зависела от успеха мятежа (в ином случае преступников ждал суровый военный суд). «Бунт Волынского полка и быстрое распространение мятежных настроений на другие части Петроградского гарнизона, — полагал Г. М. Катков, — были, несомненно, решающими событиями понедельника 27 февраля». Мятеж стал полной неожиданностью для военной и гражданской администрации. Представить, что войска не будут поддерживать правительство, оказалось выше сил царских министров и генералов. Ситуация с каждым часом ухудшалась, участие в революции приняла и Государственная дума, 27 февраля получившая царский указ о роспуске. В тот же день был утвержден Временный комитет Государственной думы (ВКГД), получивший неограниченные полномочия, которые можно трактовать как наказ депутатов своим лидерам возглавить революцию и создать новую власть.
Тогда же великий князь Михаил Александрович связался с начальником штаба Верховного главнокомандующего и попросил генерала М. В. Алексеева доложить царю, что необходимо уволить весь состав Совета министров. Это же подтвердил великому князю и сам премьер. Новым главой правительства предлагалось назначить князя Г. Е. Львова, который и составил бы новый кабинет. В ответ Михаил Александрович услышал, что Николай II завтра же выезжает в Царское Село, до того времени откладывая решение всех кадровых перестановок. Сообщалось и о направлении в Петроград генерала Н. И. Иванова в качестве главнокомандующего столичным военным округом. С Северного и Западного фронтов 28 февраля должны были прибыть в восставший город четыре пехотных и четыре кавалерийских полка. Вскоре телеграфное сообщение между Петроградом и Ставкой прекратилось: мятежники захватили Управление телеграфной сети.