En 1916, le général Kornilov réussit à s'échapper de sa captivité autrichienne pour la troisième fois, atteignant la frontière roumaine depuis Vienne et revenant en Russie. Il fut accueilli par des ovations comme un véritable héros, et l'ordre de Saint-Georges de 3e classe lui fut remis personnellement par Nicolas II. Après sa guérison, Lavr Georgievitch fut nommé commandant de corps et envoyé sur le front, mais bientôt éclata la révolution de février. Le 15 mars 1917, l'un des derniers ordres du Tsar désigna Kornilov comme commandant des troupes du district de Pétrograd. Le général arriva dans la capitale après le renversement et ne put entreprendre aucune action. Bientôt, Kornilov dut, sur ordre du gouvernement provisoire, arrêter la famille impériale, mais il sauva l'Impératrice et les enfants d'une possible exécution, comme cela avait été le cas pendant la Révolution française. Il convient de noter que l'Impératrice, le Grand-Duc Paul Alexandrovitch, les comtes Benckendorff et Apraxine lui exprimèrent leur respect.

Kornilov ne resta pas longtemps à son poste, ne souhaitant pas être un témoin silencieux de la chute de la Russie, et se rendit sur le front, où il devint commandant de la 8e armée. Ses troupes furent les seules à pouvoir passer à l'offensive durant l'été, et bientôt Kornilov fut nommé d'abord commandant du front sud-ouest, puis devint le commandant suprême. De grands espoirs reposaient sur lui, on croyait en lui, mais lors du congrès d'août à Moscou, Kerensky vit soudain en lui une figure autonome capable de sortir le pays de la crise, et en eut peur. Peu après, il demanda à Kornilov de transférer des troupes loyales à la capitale pour rétablir l'ordre et éventuellement repousser l'assaut des troupes allemandes. Mais dès le lendemain, il déclara Kornilov rebelle et donna l'ordre de le destituer.

Kornilov refusa de démissionner et publia un appel dans lequel il accusa Kerensky de trahison, ce dernier ordonna alors l'arrestation du général. Les militaires fidèles à Kornilov proposèrent de se battre, mais il ne voulait pas faire couler le sang et fut bientôt arrêté. Avec lui, tous ceux qui s'étaient ouvertement opposés à la trahison de Kerensky furent capturés, celui-ci ayant organisé une provocation, accusé Kornilov de rébellion et pris le pouvoir.