革命活动和监禁（1896年—1899年）
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1897年的托洛茨基
1896年，托洛茨基到尼古拉耶夫读七年级，然后准备报考大学。在此之前托洛茨基并非社会主义者，但之后在一次辩论中接受了社会主义，并参与了革命活动[7]。起初，他是一名民粹派（革命的农业社会主义民粹主义者），最初反对马克思主义；但在那年年底，被他未来的第一任妻子亚历山德拉·索科洛夫斯卡娅说服，接受马克思主义 。
托洛茨基没有按计划攻读数学学位，而是于1897年初在尼古拉耶夫帮助组织南俄工人同盟。他使用“利沃夫”这个名字，积极联络其他城市的革命团体，撰写和印刷传单和公告，分发革命小册子，并在产业工人和革命学生中普及社会主义思想；在这一年年底以前就已经发展到约有200 个成员。同时也出版了机关刊物——《我们的事业》[8]。
1898年1月，包括托洛茨基在内的200多名工会成员被捕。他在接下来的两年里被关押在监狱等待审判，先是在尼古拉耶夫，之后是赫尔松，然后是敖德萨，最后是在莫斯科[9]。在他入狱两个月后，即1898年3月1日—3日，新成立的俄国社会民主工党召开第一次代表大会。从那时起，托洛茨基就认定自己是该党的成员[10]。
1899年，托洛茨基在莫斯科监狱里，接触到其他革命者，听说弗拉基米尔·列宁的事，并阅读了列宁写的书——《俄国资本主义的发展》[11]。在等待沙俄法庭判决的时间内，被关押在布特尔监狱，在狱中，托洛茨基研究了《圣经》和共济会。
西伯利亚流亡（1900年—1902年）
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索科洛夫斯卡娅站在中间，她的弟弟坐在左边，托洛茨基坐在右边。（摄于1897年）
1900年夏天，在莫斯科的监狱里，托洛茨基与同为马克思主义者的亚历山德拉·索科洛夫斯卡娅结婚。婚礼仪式由一位拉比主持[12]。
1900年，托洛茨基被判处流放西伯利亚4年。由于他们的婚姻关系，托洛茨基和索科洛夫斯卡娅被允许流放到西伯利亚的同一个地方。他们被流放到西伯利亚贝加尔湖地区的乌斯季库特。在乌斯季库特的时间里，托洛茨基夫妇研究了卡尔·马克思的《资本论》。之后迁到维尔霍勒恩斯克，并加入了俄国社会民主工党西伯利亚协会，同时为在伊尔库茨克出版的进步报纸《东方评论》写文章。他们有两个女儿：季娜伊达和尼娜，都出生在西伯利亚。
在西伯利亚，托洛茨基学习哲学[13]。他意识到了党内部的分歧。一些被称为“经济派”的社会民主党人认为，党应该专注于帮助产业工人改善他们的生活，而不是关注于颠覆政府。他们认为经济斗争具有首要的意义。其他人则认为推翻君主制更为重要，一个组织良好、纪律严明的革命党至关重要[14]。后一种立场正是由总部位于伦敦的《火星报》所表达的，该报成立于1900年[15]。
1902年夏，托洛茨基在阅读了《怎么办》和一本《火星报》的合订本后深受启发。在经过妻子索科洛夫斯卡娅同意和呼吁下，之后某个夏夜，托洛茨基藏在马车上的一车干草中，从西伯利亚逃了出来[16]。在离开伊尔库茨克之前，他在假护照上使用了一位看守的姓名“托洛茨基”。后来，索科洛夫斯卡娅也带着他们的女儿逃出了西伯利亚[13]。
第一次流亡（1902年—1904年）
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1902年的托洛茨基
托洛茨基离开西伯利亚后来到萨马拉，之后于1902年10月来到英国伦敦，同时第一次会见了列宁。托洛茨基很快就开始为《火星报》撰稿。尔后加入了格奥尔基·普列汉诺夫、弗拉基米尔·列宁、尤里·马尔托夫和《火星报》其他编辑的行列。托洛茨基以笔名“笔杆子”很快成为该报的主要作者之一[4]。
托洛茨基不知道，《火星报》的六名编辑在普列汉诺夫领导的“老战士”和列宁、马尔托夫领导的“新战士”之间势均力敌。普列汉诺夫的支持者年龄较大（40多岁和50多岁左右），过去20年里一起在欧洲流亡。新战士的成员在30岁出头，最近才从俄国移居过来。列宁试图在《火星报》内部建立一个反对普列汉诺夫的永久多数派，他希望当时23岁的托洛茨基能站在新战士一边，以此打破僵局。1903年3月，列宁写道：
我向编辑部所有成员建议增聘‘佩罗’为编辑部的全权成员（我认为增聘一事仅多数不够，应一致同意）。我们非常需要第7个成员以便表决（现在只有6票）和充实力量。‘佩罗’为每期报纸撰稿已经不止一个月了。他十分积极地为《火星报》工作，做专题报告，而且在这方面获得了巨大的成就。在撰写文章和就当前紧迫问题短评方面，他对我们来说不仅非常有益，而且是必不可少的。此人无疑是个难得的人材，他信念坚定、精力充沛、前途无量。他在翻译和撰写普及读物方面也能做不少工作。
编辑部全体成员除普列汉诺夫外，均无分歧。但出于普列汉诺夫的反对，托洛茨基没有成为编辑部的正式成员。从那时起，托洛茨基以顾问身份参加了委员会的会议，这也使他遭到了普列汉诺夫的敌意。
在巴黎，托洛茨基遇到了娜塔莉亚·谢多娃；1903年，他们成为伴侣。他们有两个孩子：列夫·谢多夫和谢尔盖·谢多夫。
与此同时，在1898年俄国社会民主工党第一次代表大会之后，经过一段时间的秘密警察的镇压和内部混乱，《火星报》成功地于1903年8月在伦敦召开了该党的第二次代表大会。托洛茨基和《火星报》的其他编辑出席了会议。第二次代表大会按计划进行，大会讨论了犹太联盟（崩得）的立场，该联盟在1898年共同创建了俄国社会民主工党，但希望在党内保持自治；大会否决了崩得的观点。然后，《火星报》的支持者轻松地击败了少数的 “经济派”代表，由于托洛茨基猛烈抨击经济派，使他赢得“列宁的棍子”称号[17]。
不久之后，支持《火星报》的代表意外地分裂为两个派别。最初的分歧是因为组织问题。列宁和他的支持者，即布尔什维克，主张建立一个规模较小但组织严密的政党，只有党员才能被视为成员；而马尔托夫和他的支持者，即孟什维克，则主张建立一个规模较大、纪律性较低的政党，协助该党的人也能被视为党员。令人意外的是，托洛茨基和《火星报》的大多数编辑都支持马尔托夫和孟什维克，而普列汉诺夫则支持列宁和布尔什维克。在1903年和1904年期间，许多成员在派别中改变了立场。普列汉诺夫很快与布尔什维克分道扬镳。托洛茨基则于1904年4月，申明脱离新《火星报》编辑部，1904年9月离开孟什维克，与其绝交。原因是他们坚持与俄国自由主义者结盟，反对与列宁和布尔什维克和解[18]。
从1904年到1917年，托洛茨基称自己为 "非派别社会民主党人"。他在1904年至1917年期间工作里，试图调和党内的不同团体，这也导致了与列宁和其他著名党员的多次冲突。托洛茨基后来坚持认为，他在党的问题上反对列宁是错误的。在这些年里，托洛茨基开始发展他的不断革命理论，并在1904-07年与亚历山大·帕尔乌斯建立了密切的工作关系[19]。
1905年革命（1905年—1906年）
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1905年1月3日（儒略历），圣彼得堡市普蒂洛夫工厂发生罢工，反对俄国政府的动乱和骚动达到高潮。这一次罢工发展为总罢工，到1905年1月7日，圣彼得堡已有14万名罢工者[20]。
血腥星期日事件发生后，托洛茨基于1905年2月经由基辅秘密返回俄罗斯[21]。起初，他为基辅的一家地下印刷廠写传单，但很快就搬到了首都圣彼得堡。在那里，他与布尔什维克（如中央委员会成员列昂尼德·克拉辛）和当地的孟什维克委员会合作，并把孟什维克委员会推向了更激进的方向。然而，后者在5月份被一名特工出卖，托洛茨基不得不逃到芬兰农村。在那里，他致力于充实他的不断革命理论[22] 。
1900年的托洛茨基，存于沙俄警察局档案
1905年9月19日，莫斯科印刷厂的排字工人举行罢工，要求缩短工作时间，提高工资。截至9月24日晚，莫斯科其他50家印刷厂的工人也举行了罢工。1905年10月2日，圣彼得堡印刷厂的排字工人决定罢工，以支持莫斯科罢工者。1905年10月7日，莫斯科至喀山铁路的铁路工人举行罢工[23] 。在由此产生的混乱中，托洛茨基于1905年10月15日从芬兰返回圣彼得堡。当天，托洛茨基在圣彼得堡苏维埃工人代表委员会发言，该委员会正在该市的技术学院开会。参加会议的还有挤在外面聆听的大约有20万人，约占圣彼得堡工人的一半[24]。
在托洛茨基返回后，托洛茨基和帕尔乌斯接管了《俄罗斯报》，发行量增加到50万份。托洛茨基同帕尔乌斯和马尔托夫以及其他孟什维克派共同创办了《开端报》，其实际上主要是托洛茨基的报纸，该报在1905年圣彼得堡的革命氛围中也被证明是一份非常成功的报纸[25]。
就在托洛茨基回归之前，孟什维克派独立提出了与托洛茨基相同的想法：建立一个代表首都工人的民选非党革命组织，即第一个工人苏维埃。托洛茨基抵达圣彼得堡时，以格奥尔基·赫鲁斯塔廖夫-诺萨尔（英语：Georgy Stepanovich Khrustalev-Nosar）为首的苏维埃已经开始运作。赫鲁斯塔廖夫-诺萨尔当选为圣彼得堡苏维埃主席时是一个妥协的人物。他是一位置身于苏维埃政治派别之外的一名律师[26]。然而，自从他当选以来，尽管布尔什维克最初反对他，但事实证明他很受工人欢迎。赫鲁斯塔廖夫-诺萨尔因担任圣彼得堡苏维埃的发言人而出名[26]。事实上，对外界来说，赫鲁斯塔廖夫-诺萨尔是圣彼得堡苏维埃的化身。托洛茨基以 "亚诺夫斯基"（以他出生的村庄亚诺夫卡命名）的名义加入苏维埃，并被选为副主席。他在苏维埃做了很多实际工作，在1905年11月26日赫鲁斯塔廖夫-诺萨尔被捕后，被选为苏维埃主席。这时，托洛茨基被誉为“苏维埃的思想领导者”，当时列宁对此的评价为“托洛茨基是以其卓越和不倦的工作赢得这个地位的”。12月2日，苏维埃发布公告，其中包括以下关于沙皇政府及其外债的声明：
鉴于专制政权并不为人民所信任，也没有得到人民的授权，我们决定拒绝偿还沙皇政府为了进行镇压全体人民的战争而欠下的一切债务。
被捕
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1905年，托洛茨基被关押在彼得保罗要塞牢房等候审判。
1906年，托洛茨基与帕尔乌斯（左）和捷依奇（右）在监狱中
第二天（12月3日），苏维埃被忠于政府的军队包围，代表们被逮捕[27]。托洛茨基被关进十字架监狱，后又被转移到彼得保罗要塞，在狱中，托洛茨基研究了地租理论和俄国社会关系史；在彼得堡狱中写成了《总结与前瞻》一书，以“总结”1905年俄国革命为名，第一次论述了“不断革命论”。托洛茨基对这些假定中的大多数都作了分析。他同意布尔什维克的观点，认为俄国资产阶级不能领导革命，应由产业工人承担这个角色。 他当时更深入地论证说：
工人阶级由于自己在革命中至高无上的政治地位，甚至在西方社会主义高潮开始之前就不得不把俄国革命从资产阶级阶段推向社会主义阶段。这是革命“不断性”的一个方面——它不可能把剧变限定在资产阶级的范围以内。
1906年9月底，托洛茨基和其他苏维埃领导人以支持武装叛乱的罪名而受审。1906年11月2日，托洛茨基和其他14人被判有罪，并被判处终身流放至西伯利亚，褫夺他们全部公民权利。
第二次流亡（1907年—1914年）
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1907年1月至2月，托洛茨基在流放至西伯利亚鄂毕多尔斯克苦役场的途中，在别列佐沃遇上一名判处流放的医生，托洛茨基因此假装患上了坐骨神經痛，被送进了医院“治疗”，“治疗”过程中抓住机会又一次逃出了沙俄警察的魔爪，并在一位酒鬼的帮助下，通过不断伪装到达乌拉尔山脉，乘上了列车回到彼得堡，在彼得堡停留了几天，尔后越境进入芬兰，最后再次前往伦敦[17]。
1907年4月下旬，托洛茨基以梯弗里斯代表的身份，出席了俄国社会民主工党第五次代表大会[17]。在会上，作了有关无产阶级在资产阶级革命中作用的讲话“这一讲话在十月革命后曾作为布尔什维克对待农民及资产阶级态度的典范一再出版”，并尽量弥合布尔什维克、孟什维克两派的分歧，维持党的统一。1907年的夏天大会以后，托洛茨基从伦敦到达柏林，并认识了卡尔·考茨基、倍倍尔、罗莎·卢森堡、卡尔·李卜克内西、弗兰茨·梅林等人。罗莎·卢森堡和托洛茨基一样，反对孟什维克的整个革命观，但又以怀疑眼光看待布尔什维克的活动。 她和托洛茨基一样希望看到俄国运动的“欧洲化”。
10月，托洛茨基搬到奥匈帝国首府维也纳，在维也纳，托洛茨基与阿道夫·越飞关系密切，越飞是他接下来20年的朋友，并向他介绍了精神分析[28]。也认识了鲁道夫·希法亭。在接下来的七年里，托洛茨基经常参加奥地利社会民主工党的活动，偶尔也参加德国社会民主党的工作。
1910年，托洛茨基在维也纳阅读《真理报》
1910年代，托洛茨基在维也纳
1908年10月，托洛茨基被邀请加入《真理报》的编辑部，这是一份面向俄罗斯工人阶级的俄文社会民主主义双周刊，他与阿道夫·越飞和马特维·斯科别列夫共同编辑。这份报纸通过一系列手段被一批批走私运往俄罗斯[29]。资金的匮乏导致该报纸的出版很不规律；第一年只出版了五期[29]。
由于避免了派系政治，该报在俄国产业工人中很受欢迎。1905年—1907年革命失败后，布尔什维克和孟什维克都多次分裂。当时出版《真理报》的资金非常匮乏。托洛茨基与德国和俄国的中央委员会接触，以为该报寻求财政支持[30]。1909年，德国社会民主党中央委员会借给托洛茨基1000卢布，偿还了一些债务。1910年，布尔什维克的多数人控制了中央委员会。列宁同意资助《真理报》，但要求任命一名布尔什维克担任该报的共同编辑[30]。1910年1月当布尔什维克和孟什维克在巴黎举行的社会民主党中央委员会会议上重新团结起来时，中央委员会正式承认托洛茨基的《真理报》“超越派别斗争”对全党所作的贡献。党中央委员会每月资助150卢布的定期补助。托洛茨基的妹夫列夫·加米涅夫从布尔什维克加入了编辑部。但统一的尝试在1910年8月失败。加米涅夫在相互指责中辞去了编辑部的职务。托洛茨基又继续出版了两年《真理报》，直到最终于1912年4月停刊[31]。
布尔什维克于1912年4月22日在圣彼得堡创办了一份面向工人的新报纸，也叫《真理报》；而开办此份报纸的人正是约瑟夫·朱加什维利（即斯大林），但当时托洛茨基显然不知道创办者是谁。托洛茨基对自己报纸的名字被篡夺感到非常不满，于是在1913年4月，他给孟什维克领导人尼古拉·齐赫泽写了一封信，痛斥列宁和布尔什维克。虽然托洛茨基很快就克服了分歧，但这封信被俄罗斯警方截获，并将副本放入他们的档案中。1924年列宁去世后不久，这封信被托洛茨基在党内的对手发现并公布，借此把他描绘成“列宁的敌人”。
1910年代是俄国社会民主工党内部局势紧张加剧的时期，导致托洛茨基、布尔什维克和孟什维克之间发生了许多摩擦。托洛茨基和孟什维克当时与列宁最严重的分歧是关于 "没收财产 "的问题，即布尔什维克团体武装抢劫银行和其他企业，为党筹集资金。这些行动已在第五次大会上被禁止，但布尔什维克仍在继续[32]。
1912年1月，以列宁为首的大多数布尔什维克派别以及一些持异议的孟什维克在布拉格举行了一次会议，即俄国社会民主工党第六次（布拉格）全俄代表会议。决定脱离俄国社会民主工党，成立一个新的政党，即俄国社会民主工党（布尔什维克）。作为回应，托洛茨基于1912年8月在维也纳组织了一次社会民主党派的 "统一 "会议（又称 “八月联盟”），试图将布尔什维克和孟什维克重新统一为一个政党，这一尝试没有成功[4]。
在维也纳，托洛茨基不断在激进的俄罗斯和乌克兰报纸上发表文章，如《基辅思想报》，并使用各种假名，经常使用 “安季特· 奥托”此名[33]。1912年9月，《基辅思想报》派他到巴尔干地区担任战地记者，在接下来的一年里，他在那里报道了两次巴尔干战争。在那里，托洛茨基记录了塞尔维亚军队对阿尔巴尼亚平民进行的种族清洗。他成为克里斯蒂安·拉柯夫斯基的亲密朋友，拉柯夫斯基后来是苏联的主要政治家，也是托洛茨基在布尔什维克党中的盟友[34]。
第一次世界大战（1914年—1917年）
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1917年，托洛茨基与二女儿尼娜分别十多年后在彼得格勒重逢
1914年8月3日，第一次世界大战爆发后，奥匈帝国与俄罗斯帝国交战，托洛茨基被迫逃离维也纳前往中立国瑞士，以避免作为俄罗斯移民被捕。
第一次世界大战的爆发，使俄国社会民主党和其他欧洲社会民主党在战争、革命、反战和国际主义问题上突然发生了调整，将该党重新划分为失败主义者和护国主义者。在俄国社会民主党内部，列宁、托洛茨基和马尔托夫主张各种国际主义的反战立场，认为革命的阶级在反动的战争中只能希望自己的政府失败，而他们在帝国主义战争中反对所有帝国主义者。这些反战的马克思主义者被称为国际主义者或 "失败主义者"。那些在战争中支持一方国家反对另一方的人被称为 "护国主义者"。普列汉诺夫和其他护国主义社会民主党人在一定程度上支持俄国政府，并希望他们赢得战争；而托洛茨基的前同事帕尔乌斯现在也是一名护国主义者，他强烈反对俄国，并且希望德国能赢得战争。在瑞士，托洛茨基曾在瑞士社会民主党内短暂工作，促使该党通过了一项国际主义决议。托洛茨基在苏黎世停留的时间里写了一本反对战争的书——《战争与国际》[35]，反对欧洲的社会民主党派，主要是德国社会民主党采取的亲战立场。
托洛茨基于1914年11月19日移居法国，《基辅思想报》任命他为驻巴黎的记者，之后担任《基辅思想报》的战地记者。1915年1月，托洛茨基在巴黎开始编辑国际主义社会主义报纸《呼声报》。
1915年2月14日，托洛茨基的《我们的言论报》已取代《呼声报》。他采用了“没有赔偿或吞并的和平，没有征服者与被征服者的和平”的口号。列宁主张俄罗斯在战争中失败，并要求与第二国际彻底决裂[36]。
托洛茨基于1915年9月出席了齐美尔瓦尔德反战的社会主义者会议，主张在那些像马尔托夫一样不惜一切代价留在第二国际内部的人，和列宁那样与第二国际决裂并组成第三国际的人之间采取中间立场。会议通过了托洛茨基提出的中间路线。起初列宁是反对的，但最后还是投票支持了托洛茨基的决议，以避免反战社会主义者之间的分裂。 托洛茨基起草了《齐美尔瓦尔德宣言》，最后选出一个国际委员会[37]。
1916年9月，托洛茨基的《我们的言论报》被法国当局查封，托洛茨基因反战活动被从法国驱逐到西班牙。西班牙当局不想挽留他，以各种理由将托洛茨基逮捕。之后西班牙工人社会党和共和党的报纸开始纷纷要求释放托洛茨基。西班牙当局于1916年12月25日将托洛茨基驱逐到美国。1917年1月13日，托洛茨基抵达美国纽约市，在到达之际，俄国社会民主工党的侨民热情欢迎托洛茨基，响起了不断的问候声和欢呼声。之后托洛茨基在布朗克斯第164大街住了近三个月。在纽约，托洛茨基为当地的俄语社会主义报纸《新世界报》和美籍犹太人的《前进》撰写文章，并进行翻译。他还向俄罗斯移民发表了演讲。
二月革命
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1917年5月，托洛茨基乘火车到达彼得格勒
1917年二月革命推翻沙皇尼古拉二世时，托洛茨基正住在纽约市。当消息传来后，托洛茨基更是活跃，急忙办理回国手续。3月27日，托洛茨基和他的家人以及一小批其他流亡者乘挪威轮船“克里斯蒂安尼亚峡湾号”从纽约起航，4月3日，当挪威客轮在新斯科舍省的哈利法克斯抛锚时，英国海上警察强迫他和家人一起下船，以“德国间谍”的理由把他送往阿默斯特的德国战俘集中营，同时对他的妻子和孩子进行严密监视。关于一封谈到托洛茨基在加拿大被捕原因的英国电报，列宁的《真理报》写道：
托洛茨基——一九〇五年彼得格勒工人代表苏维埃的前主席，献身革命事业几十年的革命家——同德国政府所津贴的一项计划有联系，这怎么能使人相信呢，哪怕是一分钟？这分明是对一个革命家惊人和无耻地诽谤。[38]
托洛茨基被囚禁在集中营的期间里，托洛茨基对囚犯们讲话，向他们解释齐美尔瓦尔德会议的思想，告诉他们说卡尔· 李卜克内西在德国一直进行着反对德国皇帝及大战的斗争。因此与囚犯中的工人和水手建立了越来越深厚的友谊，他将自己在集中营的一个月描述为“一次不断的群众集会”[39]。托洛茨基的言论和煽动激起了德国军官囚犯的愤怒，他们向英国营地指挥官莫里斯上校抱怨托洛茨基的“反爱国”态度。莫里斯随后禁止托洛茨基发表任何公开演讲，导致530名囚犯抗议并签署了反对莫里斯命令的请愿书。
托洛茨基被扣留了一个月后，俄国临时政府外交部长米留可夫迫于工农苏维埃和布尔什维克的压力，在最初的犹豫之后，要求英国政府释放托洛茨基。4月29日，托洛茨基离开阿默斯特集中营，德国水兵在他们的管弦乐队演奏的《国际歌》乐曲伴随下 欢呼着一直把他送到集中营大门口。
托洛茨基于1917年5月17日抵达俄罗斯，在芬兰车站受到了隆重的欢迎。回国后，托洛茨基基本上同意布尔什维克的立场，完全赞同列宁的《四月提纲》和布尔什维克的政策，但没有立即加入他们。俄国社会民主党至少分裂成六个团体，布尔什维克正在等待下一届党代会决定与哪些派别合并。托洛茨基暂时加入了彼得格勒地区的区联派，并成为其领导人之一。在6月举行的第一次全俄苏维埃代表大会上，托洛茨基被选为来自区联派的第一届全俄中央执行委员会成员[40]。
7月初，布尔什维克举行党的第六届全国代表会议。托洛茨基说服了多数区联派成员加入布尔什维克党。不过七月事件的爆发打乱了这一进程。
七月危机结束后，托洛茨基于1917年8月7日被捕。二度被关进了十字架监狱[41]。法庭给了他和列宁、季诺维也夫同样的罪名——曾加入“德国间谍组织”，是“德国的奸细”。托洛茨基入狱期间的8月份，区联派全员并入俄国社会民主工党（布尔什维克），托洛茨基以第三高票当选布尔什维克党中央委员，得票数仅次于列宁和季诺维也夫（少列宁两票）、之后又当选布尔什维克党第一届政治局委员。
40天后，在科尔尼洛夫的反革命叛乱失败后，9月4日，托洛茨基被释放。布尔什维克击败科尔尼洛夫，此举使其在彼得格勒苏维埃获得多数席位；之后托洛茨基于1917年10月8日（旧历9月25日）当选为彼得格勒苏维埃主席，该职位是十月革命的最高领导人，托洛茨基也成为布尔什维克主要领导人之一。
在布尔什维克中央委员会讨论发动武装起义时，托洛茨基站在少数派一方支持列宁发动革命，反对格里戈里·季诺维也夫和列夫·加米涅夫反对起义的一方；托洛茨基此举表现了对列宁主张的积极拥护。9月底列宁和托洛茨基反对布尔什维克在预备议会中充当正式的反对派，因为列托认为此举已毫无作用。列宁在一封致中央委员会的信中写道：
托洛茨基是主张抵制的。好极了，托洛茨基同志！在参加民主议会的布尔什维克党团中，抵制的主张失败了……不应当容忍参加的主张。
在彼得格勒即将遭到德国进攻的时刻，托洛茨基阻止了亲布尔什维克的军团调离首都，10月9日在苏维埃执委会会议上成立了军事革命委员会。10月10日，举行了有列宁出席的那次历史性会议，会上，经过激烈的辩论之后，党的领袖们以10票赞成2票反对通过了起义决议。
10月18日，苏维埃向托洛茨基提出两个问题，一个是广泛流传的关于起义的传闻，另一个是关于托洛茨基命令军火库发放枪支给赤卫队的事。托洛茨基说：“我代表苏维埃宣布：我们没有任何武装行动的计划。”，但他没有义务公开承认像布尔什维党中央这样秘密机关所作的机密决定；苏维埃作为工人民主政治机关的决议是公开的，而党中央有权保留机密决定；但托洛茨基不止于此，他补充说道：“如果事变的进程迫使苏维埃决定武装行动，那时工人和士兵一定会像一个人似的站出来响应苏维埃的号召。”。这样的答复——既保守了即将起义的军事秘密，又鼓舞了革命者的战斗意志，同时严格遵循现代民主与公开原则。
十月革命
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1917年10月，托洛茨基在大街上
11月5日（俄历10月23日），军事革命委员会已拟定了详细的作战计划。这个计划既简明又谨慎。计划规定，用精选的部队迅速占领首都的所有战略要地，确保起义总部与卫戍部队之间的联络工作正常运转。精选的队伍都处于随时待命状态。
11月6日到11月7日（俄历10月24到25日）间的夜里，赤卫队和正规团队以闪电般的速度几乎一声不响地占领了塔夫利达宫、邮局及火车站、国家银行、电话局、发电厂及其他战略地点。推翻克伦斯基政府只用了几个小时。
对于十月革命这场20世纪最重大的社会革命，托洛茨基是做过重大贡献的，并赢得了不朽的历史地位。以下是对托洛茨基在1917年的作用的总结，是斯大林在1918年11月6日的《真理报》上写的[42]。虽然这段话在斯大林的《十月革命》（1934年）一书中被引用过，但在《斯大林全集》（1949年）中被删除[43]。
起义的一切实际组织工作是在彼得格勒苏维埃主席托洛茨基同志直接指挥之下完成的。我们可以确切地说，卫戍部队之迅速站在苏维埃方面来，革命军事委员会的工作之所以搞得这样好，党认为这首先要归功于托洛茨基同志。
十月革命成功后，托洛茨基率领部队击退了克拉斯诺夫将军领导的哥萨克军团，和位于加契纳仍忠于被推翻的临时政府的部队。托洛茨基与列宁结盟，挫败了布尔什维克中央委员会温和派成员（季诺维也夫、加米涅夫、李可夫等）与孟什维克和社会革命党分享权力的企图。到1917年底，托洛茨基毫无疑问地成为布尔什维克党内仅次于列宁的第二号人物；后一段时期里，托洛茨基与列宁的画像时常并列在一起；直到列宁病逝之前。托洛茨基让季诺维也夫黯然失色，季诺维也夫在过去十年中一直是列宁的最高副手，但他的光芒似乎正在消退。这也导致了两人之间持续的竞争和敌意，这种竞争和敌意一直持续到1926年。
1917年11月23日，十月革命胜利后，托洛茨基担任外交人民委员，并公布了先前由三国协约签署的秘密条约，其中详细描述了战后重新分配殖民地和重新划定国家边界的计划，包括肢解奥匈帝国。托洛茨基揭露了沙皇政权与英国、法国之间的秘密条约安排，给他们造成了极大的尴尬。