Между тем большевики упорно готовили вооруженное восстание с целью свержения Временного правительства и планомерно захватывали власть на местах. Особенно активно эта работа проводилась в тыловых промышленных районах, служивших базой подготовки людских резервов и снабжения действующей армии. Рабочие в этих районах давно находились под влиянием большевиков, солдаты резервных частей, создаваемых из призывников и выздоравливающих после ранения солдат, не стремились попасть на фронт. Тыл буквально бурлил в политическом отношении, подогревался перебоями в продуктах питания.
С середины октября 1917 года М.В. Фрунзе прочно утверждается в Иваново-Вознесенской губернии. Вначале его избирают председателем Шуйского уездного комитета партии большевиков, председателем Шуйского уездного Совета и уездным комиссаром юстиции. К уездной власти прибавляется и власть в самом городе. За несколько дней до октябрьских событий, 20 октября 1917 года, Михаил Васильевич Шуйским Советом рабочих, солдатских и крестьянских депутатов избирается председателем исполкома Совета и почетным членом Совета. Таким образом, в руках одного человека сосредотачивается политическая, исполнительная и юридическая власть, которая направляется на пользу большевиков.
Октябрьский переворот начался раньше, чем об этом писали советские историки. Уже с 23 октября последовали революционные выступления рабочих в столице и в ряде других городов страны, в том числе в Москве, Иваново-Вознесенске и Шуе. Захватывались полицейские участки, открывались ворота тюрем, грабились магазины и войсковые оружейные склады. И если полицейских просто убивали, продукты растаскивали по домам, то значительная часть оружия сосредотачивалась в местах, которые контролировали большевики. Этим оружием вооружались новые отряды Красной гвардии.
Центральная власть практически бездействовала. А.Ф. Керенский ночь с 24 на 25 октября провел в Петрограде в напряженном ожидании, надеясь на прибытие с фронта воинских частей, вызванных через Ставку. Но к утру они так и не прибыли. Центральная телефонная станция, почтамт и большинство правительственных зданий оказались заняты отрядами Красной гвардии. Зимний дворец находился в полной изоляции: с ним не было даже телефонной связи. На всех улицах вокруг Зимнего дворца — патрули Красной гвардии. Все контрольно-пропускные посты на подступах к Петрограду вдоль дорог к Царскому Селу, Гатчине и Пскову были тоже заняты большевиками.
О последующих событиях повествует в своих мемуарах сам А.Ф. Керенский. «Попрощавшись с Коноваловым и Кишкиным, оставшимися в Петрограде, я тронулся в путь. Впереди сидели водитель и адъютант, я — в своей обычной полувоенной форме — сзади. Рядом со мной сидел помощник командующего войсками Петроградского округа Кузьмин, напротив нас — еще два адъютанта. Такой расчет полностью оправдался. Мое появление на улицах охваченного восстанием города было столь неожиданно, что караулы не успевали на это отреагировать надлежащим образом. Многие из "революционных" стражей вытягивались по стойке "смирно" и отдавали мне честь! Выехав за пределы города, водитель нажал на акселератор, и мы вихрем понеслись по дороге. Видимо, ему чудилось, будто кто-то уже донес Ленину и Троцкому о моем отъезде».
Финальный акт борьбы Временного правительства развирался 30 октября вблизи знаменитой Пулковской обсерватории. Так называемые Пулковские высоты были в руках кронштадских матросов. В распоряжении Керенского имелись 700 казаков, бронепоезд, пехотный полк, только что прибывший с фронта, и несколько полевых орудий.
Едва артиллерия открыла огонь, революционные солдаты Петроградского гарнизона оставили свои позиции. Казаки бросились за ними в погоню. Однако правый фланг большевиков, где находились кронштадские матросы, не дрогнул. После продолжительной перестрелки, не имея сил закрепиться на столь широком фронте, правительственные войска отошли к Гатчине.
31 октября генерал П.Н. Краснов направил делегацию казаков в Красное Село для переговоров с большевиками о перемирии. Они проводились в Гатчине в нижнем зале дворца. Неблагоприятный исход этих переговоров (бывшего главу государства и Верховного главнокомандующего казаки «обменивали» на право разойтись по домам) вынудил 31 октября А.Ф. Керенского, переодетого в матросскую форму, бежать из Гатчины.
Сам М.В. Фрунзе не участвовал в петроградских событиях в октябре 1917 года. Поэтому он на некоторое время оказался в стороне от главных событий октябрьского переворота и не стал в ряд ближайших сподвижников В.И. Ленина. В то время он находился недалеко от Москвы и усердно работал над вопросом захвата власти большевиками в Подмосковном регионе. Он успешно решает эту задачу.
Еще днем 25 октября 1917 года о готовящемся восстании в Петрограде в Иваново-Вознесенском районе еще ничего не было известно. В Шуе в тот день открылось уездное земское собрание. М.В. Фрунзе, приветствуя его от имени Совета рабочих и солдатских депутатов, ничего не сообщил нового о революционной ситуации в Петрограде и о возможной смене государственной власти. Вполне возможно, что Михаил Васильевич сам ничего не знал об этом. В то же время М.В. Фрунзе твердо выполнял установку своей партии о захвате власти на местах. На этом собрании большинством голосов он был избран председателем уездной земской управы. После решения организационных вопросов заседание собрания было прервано до утра 26 октября.
В перерыве между заседаниями земства обстановка коренным образом изменилась. Вечером 25 октября в район начали поступать первые вести о свержении Временного правительства. Более уточненная информация об этом пришла в ночь с 25 на 26 октября. И на утреннем заседании земского собрания 26 октября Фрунзе официально объявил об этом.
К вечеру того же дня в здании городской думы был собран отряд рабочих и солдат в количестве 235 человек. Это было первое вооруженное формирование, созданное Фрунзе после Октябрьской революции для ее защиты.
В начале ноября 1917 года отряд из 900 шуйских рабочих и солдат по приказу М.В. Фрунзе даже был послан на помощь восставшим в Москву. Сам он выехал в Первопрестольнуюю заранее, лично принял участие в штурме гостиницы «Метрополь». Правда, отряд прибыл в Москву уже после того, как бои уже закончились. Последний оплот белых в Кремле оказывал вялое сопротивление, и вскоре оно было подавлено.
Позже советские историки пытались доказать, что отряд Фрунзе «утром 2 ноября принял участие в очищении гостиницы "Метрополь" от контрреволюционных сил». Это не соответствовало действительности.
С начала установления советской власти М.В. Фрунзе становится ее ярым поборником в милой его сердцу Шуе. Но принцип любой власти — разделяй и властвуй. Большевики решают создать новую Иваново-Вознесенскую губернию, оторвав часть земель от бывших Владимирской и Костромской губерний и создав в новой губернии свою власть. М.В. Фрунзе активно включается в эту работу. Она завершается успешно.
После этого М.В. Фрунзе был назначен председателем Ивано- Вознесенского губернского исполнительного комитета и занялся административной деятельностью. Губернию приходилось создавать с нуля. Тысячи проблем легли на плечи ее председателя. Но в то время многие из них решались самым безжалостным способом.