В 21.40 в Петропавловской крепости прогремел холостой выстрел, который и послужил сигналом к штурму и который легенда упрямо приписывает революционному крейсеру. Холостым же выстрел был потому, что Петропавловка объявила нейтралитет. Следом заговорила «Аврора». Из семи снарядов, выпущенных с крейсера и с миноносца «Забияка», стоявших у Hиколаевского моста, только один задел дворцовый карниз.

Первой атаке подверглась редкая цепь юнкеров, выдвинутая для защиты Зимнего снаружи. Толпы солдат и матросов открыли беспорядочный огонь, и юнкерам пришлось отступить во дворец. Вход в ворота преграждал захваченный броневик, который открыл по наступающим меткий огонь. Женский батальон, успевший занять баррикады, тоже начал отстреливаться. Атакующие толпы приостановились. Наступила заминка. Ею воспользовались большевики, которые выслали парламентеров. Они обратились к членам Временного правительства с предложениями о сдаче. В случае отказа обороняющимся недвусмысленно угрожали «кровавой репрессией». В 23 часа прекратившаяся было перестрелка на улице возобновилась с новой силой. Сестра милосердия, спустившаяся с третьего этажа, где ещё с 1915 года был устроен госпиталь, сообщила, что все палаты запружены матросами и солдатами, проникшими со стороны Эрмитажа и со стороны двора по чёрной лестнице, о существовании которой среди защитников никому не было известно. Теперь никто уже не знал, где защитники, а где нападающие. В одной зале защитники разоружали нападавших, в соседней, наоборот, нападающие обезоруживали защитников. Постепенно юнкера оставили верхние этажи со стороны Эрмитажа и сосредоточились в нижних залах, где находились министры Временного правительства.