Как представителя социалистической фракции в Думе, Керенского выдвинули на пост министра юстиции первого состава Временного правительства. Он не мог без разрыва со своей партией разделить позицию своих коллег по кабинету в отношении Советов, которыми в это время руководили умеренные социалисты. В результате он стал связующим звеном между Временным правительством и исполкомом Советов.

После майских беспорядков и ухода из правительства либеральных лидеров Керенскому вручили портфели военного министра и министра флота. Благодаря поддержке новых министров-социалистов и растущему влиянию Советов, он стал главной фигурой в кабинете. Непосредственной задачей Керенского стали подъем боевого духа страны и боеспособности вооруженных сил. Военная ситуация внушала отчаяние. В окопах господствовала революционная пропаганда, солдаты дезертировали тысячами. Те, кто не решались бежать домой, больше не подчинялись офицерам и открыто братались с противником. Фактически боевые действия прекратились.

Несмотря на чрезвычайную ситуацию, Керенский отказался восстановить смертную казнь за дезертирство или применить суровые меры для обуздания нарушителей дисциплины. Вместо этого он проводил политику официального сотрудничества с Советами и свел свою деятельность к созданию ударных добровольческих сил, повышению боевого духа войск посредством направления на фронт и в тыловые воинские гарнизоны ораторов-пропагандистов.

Курс Керенского на укрепление армии проводился в рамках шумной политической кампании. Он предпринял поездку по стране, выступив на сотнях митингов и призывая солдат выполнять свой долг. Речи делают честь его актерским способностям, но они не изменили отношение к войне со стороны масс. Когда Керенский завершил свою поездку в состоянии усталости и изнуренности, выяснилось, что он достиг весьма скромных результатов. Тем не менее Керенский не допускал отказа от своего курса. Чтобы оправдать доверие к себе союзников, он отдал приказ о новом наступлении на фронте.

Июльское наступление русской армии представляет собой одну из самых трагичных страниц истории революции. Батальоны, сформированные из молодых людей, горящих патриотическим энтузиазмом, двинулись вперед без обеспечения резервами и без поддержки на флангах. Солдаты регулярных войск отказывались наступать, а их офицеры и прапорщики совершали самоубийственные попытки атак с горстками верных им подчиненных. Их косили пулеметные очереди противника и сражали выстрелы в спину мятежных солдат, взбешенных тем, что эти атаки ставили под угрозу их собственную безопасность.

Энтузиазм и храбрость ударных войск обеспечили некоторые успехи местного характера, но когда немцы и австрийцы пришли в себя после внезапного наступления, положение резко изменилось. У добровольцев осталось слишком мало сил, чтобы отразить контратаки противника, другие участники наступления при одном приближении врага обращались в беспорядочное бегство. Широко разрекламированное наступление закончилось безнадежным поражением. Кровь благородных юношей пролилась зазря, а военная политика Керенского продемонстрировала полный провал.

Вслед за катастрофой на фронте произошла очередная реорганизация кабинета министров. Либералы, наделенные хотя бы малым чувством реальности, сочли весьма проблематичным сотрудничать с Керенским. Он стал безраздельным главой правительства. Другим следствием военного поражения стало первое вооруженное восстание большевиков, хотя в Петрограде оставалось достаточно верных правительству войск, чтобы подавить его. После нескольких уличных боев мятежников разоружили, а их главарей арестовали. Среди арестованных было много высокопоставленных большевистских лидеров, за исключением Ленина. На время показалось, что большевизму был нанесен смертельный удар, однако Керенскому не хватило мужества, чтобы воспользоваться плодами победы. После непродолжительного пребывания в заключении мятежников отпустили на свободу. Слабость, проявленная Керенским в вопросе их освобождения, имела следствием двойной результат: враги больше не боялись его, сторонники же стали сомневаться в целесообразности защиты правительства, которое столь явно катилось к самоуничтожению.

Пока большевики еще сидели в тюремных камерах, Керенский возобновил попытки укрепить армию. Однако на этот раз, страшась растущей анархии, он больше не внимал уговорам. Премьер убедился, что требуются более решительные меры, и предложил генералу Корнилову пост главнокомандующего. Корнилов пользовался репутацией настоящего либерала, компетентного военачальника и человека действия. Генерал выразил готовность принять командование вооруженными силами на определенных условиях, которые Керенский принял. Подразумевалось, что правительство не допустит вмешательства политики в вопросы поддержания воинской дисциплины и армейского распорядка.

План военной реформы получил одобрение Генерального штаба и ряда личных представителей Керенского. Важным пунктом было усмирение неуправляемого гарнизона Петрограда, для чего предполагалось вызвать войска с фронта. Весь план разрабатывался сверху и в строжайшей секретности. Керенский, знакомый с планом в мельчайших подробностях, не раскрывал его содержания лидерам Советов и скрывал его от коллег-министров, которым не доверял. В армии с предложенными мерами ознакомили лишь высокопоставленных офицеров, занимавших ответственные должности, но отнюдь не младший командный и рядовой состав, оставшийся верным правительству.

В то время как еще дорабатывались последние детали плана, Керенский начал нервничать. Он знал, что кадровые армейские офицеры чрезвычайно консервативны, и боялся, что альянс с военной кликой откроет путь реакции и даже восстановлению монархии. Однако, хотя его одолевали сомнения, он продолжал приготовления по реализации плана. Первый открытый конфликт между Керенским и Корниловым вспыхнул во время открытия Всероссийской государственной конференции.

Чрезвычайная конференция собралась в Москве, чтобы обсудить положение в стране и найти средства выхода из кризиса. В надежде найти способ избавления страны от национальной катастрофы своих представителей на конференцию прислали все губернии, все политические группировки, каждая отрасль хозяйства. Планировалось, что доклад о состоянии армии сделает в качестве главнокомандующего Корнилов. Это был честный человек, полный решимости высказать правду, какой бы горькой она ни была. С другой стороны, Керенский, подобно всем слабым деятелям, не хотел огласки неприятных фактов. Он стремился убедить генерала смягчить формулировки своего доклада, но Корнилов сделал доклад таким, каким задумал. Его выступление произвело на делегатов конференции глубокое впечатление, Керенский этого ему не простил.

По закрытии конференции Корнилов вернулся в Генеральный штаб и продолжил выполнение достигнутых договоренностей. Соответствующим приказом был вызван в Петроград кавалерийский корпус. Керенский, напуганный возможными последствиями и сомневавшийся в подлинных намерениях Корнилова, пошел на попятную в тот самый момент, когда самозваный эмиссар от Корнилова доставил ему невнятное послание о передвижении войск. Под предлогом того, что корпус, направленный в Петроград, возглавлял командующий, которому он особенно не доверял, премьер приказал Корнилову по телеграфу остановить переброску в тыл любых войск. Главнокомандующий, считавший, что любые отсрочки погубят весь план, и полагавший, что Керенский своим негативным отношением к командиру корпуса нарушает договоренность о невмешательстве правительства в дела армии, отказался отменить приказ о передислокации войск.