Государь-император в силу своего положения занимался больше делами государственного управления, чем военными. Николай II с «лёгкой душой» переложил на плечи своего первого помощника в делах военных стратегическое руководство русской армией на фронтах опасно затянувшейся Первой мировой войны. Между тем внутриполитическое положение в Российской империи, которое, как казалось тогда многим, стабилизировалось со вступлением её в большую войну, неумолимо вело к свержению династии Романовых.
В конце 1915 года под руководством начальника штаба Ставки Алексеева был разработан стратегический план действий русской армии совместно с армиями союзников против стран Центрального блока. Начавшееся в марте 1916 года наступление армий Северного фронта не дало ожидаемых результатов, но боевые действия в районе города Двинска и озера Нарочь оказали громадное влияние на ход войны во Франции. Германия была вынуждена перебросить крупные силы из-под Вердена на Восточный фронт, и французская армия в очередной раз была спасена от поражения.
В 1916 году М.В. Алексееву был пожалован высокий придворный чин генерал-адъютанта.
Начальник штаба Верховного главнокомандующего разработал план наступления Юго-Западного и Северного фронтов в военной кампании 1917 года, однако осуществить его не удалось — во время Февральской революции император Николай II был низложен.
М.В. Алексеев оказался одним из главных организаторов отречения российского монарха. Вместе с командующими фронтами он искренне надеялся тем самым спасти русскую армию от развала и Россию как великое государство — от революционного брожения и анархии. Но исправить стратегическое положение на Восточном фронте инициаторам отречения императора не удалось.
Одновременно с манифестом об отречении государь подписал указ о назначении Верховным главнокомандующим великого князя Николая Николаевича-младшего. С последним императорским указом Временное правительство решительно не согласилось. Военный министр Гучков выдвинул кандидатуру генерала от инфантерии Алексеева. Но против неё по инициативе Н.В. Родзянко высказался Временный комитет Государственной думы и предложил кандидатуру генерала от кавалерии А.А. Брусилова.
Чтобы решить этот неотложный вопрос, Временное правительство запросило по телеграфу мнения 18 генералов русской армии. Из них 13 генералов дали вполне благоприятный отзыв, а 5 хотя и признавали несомненные достоинства М.В. Алексеева, но с разными оговорками. Так мнение военного министра возобладало над мнением Временного комитета Государственной думы, и вопрос о новом руководителе Ставки был решён.
Итоги телеграфного опроса высшего командования русской армии стали лучшим свидетельством личного авторитета М.В. Алексеева.
1 апреля 1917 года Михаил Васильевич Алексеев был назначен Верховным главнокомандующим России. Он сразу же выступил за активные боевые действия против армий Германии и Австро-Венгрии. Это вызвало недовольство новой власти, и прежде всего Советов. В мае Алексеев был смещён со своего поста, а Верховным главнокомандующим был назначен А.А. Брусилов.
Тем временем революционная ситуация в России становилась все острее. Отстранённого от фронтовых дел Алексеева отозвали в Петроград и назначили военным советником Временного правительства. А 30 августа Михаил Васильевич был вновь назначен начальником штаба Верховного главнокомандующего, которым теперь стал А.Ф. Керенский.
Во время так называемого «корниловского мятежа» генерал Алексеев прибыл в Ставку и от имени Временного правительства арестовал там генерала Л.Г. Корнилова и других участников мятежа, а затем отправил их в тюрьму города Быхова. Там они были отданы под надёжную охрану лично преданному Лавру Корнилову Текинскому конному полку и солдатам Георгиевского пехотного батальона, сформированного в своё время для обеспечения безопасности императорской Ставки из солдат-фронтовиков, кавалеров Георгиевского креста.
Таким образом, Корнилов и его ближайшие сподвижники были спасены от революционного суда и возможного самосуда толпы. 11 сентября М.В. Алексеев, окончательно разочаровавшийся в Керенском как главе государства и армии, подал в отставку и тайно начал формировать контрреволюционные офицерские и юнкерские отряды. В них вступали в основном фронтовые офицеры младших званий. Так бывший Верховный главнокомандующий России стал одним из зачинателей белого движения.
После Октябрьской революции 1917 года Алексеев под чужим именем выехал из Петрограда на юг России, в столицу Донского казачьего войска город Новочеркасск. Туда стекались все те, кто готов был с оружием в руках поддержать белое движение. Это были контрреволюционно настроенные фронтовые офицеры, юнкера из военных училищ, студенты, солдаты из ударных частей. Все они были добровольцами, решившими с оружием в руках защищать Россию от красной чумы. И, как ни парадоксально, среди них было совсем немного имущих людей. Здесь, в столице донского казачества, и была создана офицерская организация, ставшая ядром белой Добровольческой армии Л.Г. Корнилова.