В дни Февральской революции М. И. Калинин находился в Петрограде на нелегальном положении. Он принял участие в массовых демонстрациях и стачках рабочих столицы, не без его участия в столице был восстановлен Петроградский комитет большевиков. Он помог также созданию «Правды», где вскоре под разными псевдонимами стали появляться заметки и статьи самого Калинина.

В 1917 году М. И. Калинин много работал в большевистской фракции Петроградского совета. Надо отметить, что он не сразу принял как «Апрельские тезисы» Ленина, так и муниципальную политику, предложенную Лениным. Калинин считал, что на местном уровне большевики должны вступать в блок с эсерами, меньшевиками и другими левыми партиями, чтобы более эффективно бороться с кадетами и правыми партиями. Позднее он принял тезисы и платформу партийного руководства, но отношение Калинина к огромным массам промежуточных, или, по тогдашней терминологии, «мелкобуржуазных», слоев всегда отличалось от позиции основной части руководства большевиков. На VI съезде партии Калинин не был избран членом ЦК РСДРП. Но он продолжал оставаться одним из наиболее влиятельных и деятельных руководителей Петроградского комитета партии, роль которого в столице была исключительно велика.

В августе 1917 года М. И. Калинин был избран по списку большевиков в руководство Центральной городской думы. А вскоре после победы Октябрьской революции, когда декретом Совнаркома Петроградская дума была распущена и на выборах в ее новый состав большевики одержали впечатляющий успех (188 мест из 200), именно М. И. Калинин был избран председателем этой думы, или городским головой. Однако старые формы муниципальной власти неизбежно вступали в противоречие с новыми условиями. Было принято поэтому решение распустить и новую думу со всеми ее комиссиями, и создать при Петроградском совете более централизованный комиссариат городского хозяйства, во главе которого также встал М. И. Калинин.

Положение в городе было крайне тяжелым. Дворцы, включая и Зимний дворец, практически не охранялись, канализация во многих частях города вышла из строя, простой народ голодал, возрастала угроза эпидемий. К тому же Петроград перестал быть столицей страны — правительство и руководство ЦК переехали в Москву, опасаясь захвата города наступающими германскими дивизиями.

М. И. Калинин и его соратники по комиссариату работали много. Из окраин города было переселено в брошенные или реквизированные квартиры в центре около 300 тысяч рабочих. Восстанавливалась работа бань, проводилась массовая дезинфекция, налаживалось электрическое хозяйство, для безработных организовывали общественные работы, распределялись скудные запасы продовольствия. Крупные жилые дома были конфискованы у их прежних владельцев. При этом деятельность петроградских властей не ограничивалась границами одного города. Петроград стал фактически столицей всех северных губерний, а также Новгородской губернии, образовавших так называемую Северную коммуну (в нее входили кроме Петроградской и Новгородской губерний также Псковская, Олонецкая, Архангельская и Вологодская).

Калинина в эти недели тяжелейшей работы не оставляла мысль, что большевики слишком изолируют себя от громадных масс мелкой буржуазии и это усложняет выполнение их революционных задач и ведет к излишним тяготам и жертвам. В 1917 году Ленин весьма резко отреагировал на предложения Михаила Ивановича. «Я резко восстаю, — заявлял Ленин, — против товарища Калинина, ибо блок с мелкой буржуазией, с шовинистами — немыслим. Малейшая мысль о блоке с мелкой буржуазией, поддерживаемой буржуазией, это — предательство социализма».