С третьей декады июня Временное правительство начало принимать меры к отправке на фронт наиболее революционно настроенных полков гарнизона. 2 июля разразился и правительственный кризис – несогласные признать украинскую Центральную раду министры-кадеты вышли из состава правительства.

3 июля 1-й пулеметный полк, находившийся под сильным влиянием анархистов, отказался подчиниться приказу об отправке на фронт пятисот пулеметных команд и принял резолюцию с требованием «чтобы вся власть перешла в руки Совета» и «были немедленно удалены от власти 10 министров от буржуазии». Из полка агитаторы разъехались в воинские части и на предприятия Петрограда.

Официальная советская историография настаивала на желании большевиков придать протесту характер мирной манифестации. Опровергая обвинения в адрес Ленина о попытке свержения Временного правительства, большевик Федор Раскольников писал, что во время выступления Ленина с балкона дворца Кшесинской 4 июля «никаких конкретных призывов, которые потом пыталась приписать тов. Ленину… в его речи не содержалось». Однако сохранились и другие свидетельства. Борис Никитин, начальник военной контрразведки, пишет: «Рошаль и Раскольников высаживаются с кронштадтцами около 11 часов. С шумом, беспорядочными рядами матросы направляются к дому Кшесинской, открывая по дороге ничем не вызванную стрельбу по мирным жителям. Из дома Кшесинской к ним выходят ораторы, предлагают идти на Таврический дворец, занять его и объявить „Власть Советам“ (этот факт был точно установлен при дальнейшем расследовании)».

Весь день в городе происходила беспорядочная стрельба и столкновения солдат мятежных полков, кронштадских матросов и вооруженных рабочих с казаками 1-го и 4-го Донского полков, юнкерами, отрядами георгиевских кавалеров и увечных воинов, к которым на следующий день присоединились Преображенский и Семеновский полки. Правительственные войска в конечном итоге одержали верх. Английский дипломат Джордж Бьюкенен так комментировал происходящее: «Положение правительства в этот день было критическим, и, если бы казаки и несколько верных полков не пришли ему на помощь, ему бы пришлось капитулировать».

5–6 июля были разведены мосты через Неву, разгромлена редакция газеты «Правда», заняты дворец Кшесинской и Петропавловская крепость. Большевики выпустили воззвание о прекращении выступления. Итогом июльских событий стал конец двоевластия. Петросовет потерял свою вооруженную опору, а Временное правительство, подтянув к столице верные силы, наконец ее обрело. 7 июля был издан приказ об аресте Ленина. Начались массовые аресты большевиков-ленинцев, многие из которых ушли в подполье.