В февральские дни 1917 года Брусилов присоединился к Думе и обратился к царю с просьбой отречься от престола. Кое-кто из царской камарильи, зная популярность Брусилова, видел в нем подходящего кандидата в военные диктаторы, «усмирителя» восставшего народа. Однако расчетам этим не суждено было осуществиться.

Февральская революция не явилась для Брусилова неожиданностью. Он видел и ее дальнейший путь. «…Мне стало ясно, что дело на этом остановиться не может и что наша революция обязательно должна закончиться тем, что у власти станут большевики», – пишет в своих воспоминаниях Брусилов. Он правильно оценивал настроение солдат, утверждая, что «на правительство они не надеются, для них все в Совете рабочих и солдатских депутатов. Если затронуть последний – это вызывает у них злобу и раздражение… Среди солдат много было рабочих и людей, уже подготовленных к политической жизни, многие из солдат были большевики…».

Брусилов не сочувствовал брожению в солдатской массе. Для него это был «хаос», «развал» русской армии. Он выступал против знаменитого приказа № 1 и солдатских комитетов, считая, что деятельность этих организаций должна ограничиваться лишь «текущими нуждами» солдат. Брусилов восстановил полевые суды. и смертную казнь на фронте, энергично боролся за укрепление дисциплины, ограничивал собрания и митинги, принимал крутые меры против распространения большевистской агитации.

В мае 1917 года его назначили верховным главнокомандующим. Но к этому времени Брусилову уже стало ясно, что продолжать войну нельзя, что за интересы помещиков и капиталистов русские солдаты в бой не пойдут. Свое согласие принять пост верховного главнокомандующего он объяснял лишь тем, что «решил остаться в России и служить русскому народу».

Буржуазия стремилась утопить революцию в крови, установить свою диктатуру. Для этого ей нужен был диктатор, решительный, «боевой» генерал, который не остановится перед самыми жестокими репрессиями против народа. Но для такой роли Брусилов не годился. И контрреволюция очень скоро почувствовала это. Приказом Керенского Брусилов был отстранен, и на должность верховного главнокомандующего получил назначение махровый контрреволюционер Корнилов.