В ночь на 10 ноября) ЦК РСДРП (б) и СНК создали специальную комиссию во главе с В.И. Лениным для руководства обороной Петрограда и ликвидацией мятежа. Главнокомандующим войсками округа был назначен Н.И. Подвойский. В созданный военный штаб вошли: В.А. Антонова-Овсеенко, К.С. Еремеев, К.А. Мехоношин и П.Е. Дыбенко. Петроград объявлялся на осадном положении. Были приведены в боевую готовность отряды Красной гвардии, а так же отряды матросов в Петрограде, Гельсингфорсе, Выборге, Кронштадте и Ревеле.
В своих мемуарах Дыбенко представляет себя главным спасителем революции: “Выйдя из кабинета Подвойского, встречаю в соседней комнате Владимира Ильича. Он спокоен. На лице никогда не покидающая его ленинская улыбка. Увидев меня, спрашивает:
— Ну, что, как дела на фронте?
Сообщаю о положении и заявляю:
— Я еду в Морской революционный комитет и сейчас двину матросские отряды, которые должны сегодня же прибыть из Гельсингфорса; в противном случае Керенский может быть в Петрограде.
Владимир Ильич безмолвным кивком головы одобряет мое предложение…” По указанию В.И. Ленина Дыбенко направил на Неву боевые корабли, чтобы прикрыть силы большевиков корабельной артиллерией, в случае городских боев. В Кронштадте формировались дополнительные отряды матросов. 11 ноября Троцкий и Дыбенко приехали на Пулковские высоты.
В тот же день меньшевистско-правоэсеровский “Комитет спасения Родины и революции” поднял мятеж в самом Петрограде. Основной силой мятежа стали юнкера Николаевского инженерного училища. Возглавил мятеж бывший командующий Петроградским военным округом генерал Г.П. Полковников. Восставшим удалось захватить телефонную станцию и отключить Смольный, арестовать часть комиссаров ВРК и начать разоружение красногвардейцев. Однако основная масса войск Петроградского гарнизона к восстанию не присоединилась. Затем удача оставила мятежников. Верные большевикам матросы отбили телефонную станцию и превосходящими силами окружили Инженерный замок, где размещались юнкера. Окончательно выступление было подавлено к утру 12 ноября.
Реальное командование войсками, направленными на подавление выступления Керенского и Краснова, осуществлял М.А. Муравьёв (будущий организатор мятежа в Самаре). К началу решающего столкновения силы большевиков, насчитывали 10–12 тысяч бойцов. В состав Пулковской группы войск входил и отряд матросов.
Утром 12 ноября войска Краснова, поддерживаемые артиллерией и бронепоездом, начали наступление в районе Пулкова. У Красного Села оборону держали матросы Дыбенко.
С Пулковских высот матросов и красногвардейцев поддерживала артиллерийская батарея, доставленная с одного из кронштадтских фортов Ф.Ф. Раскольниковым.
Главный удар Краснов наносил по центральному боевому участку, в надежде на то, что отряды красногвардейцев не выдержат сильного натиска казаков и оставят занимаемые позиции. Однако красногвардейцы, успешно отбив все атаки противника, после многочасового боя сами перешли в решительную контратаку. Краснов ждал подкреплений, но они не подходили, хотя Керенский обещал, что на помощь вот-вот подойдут части 33-й и 3-й Финляндских дивизий. Тогда Краснов приказал отойти в Гатчину и ждать подкреплений там.
Пока Краснов запрашивал из штаба Северного фронта подкрепления, казаки, которые не горели желанием участвовать в братоубийственной бойне, начали переговоры, с прибывшими в Гатчину Дыбенко и матросом Трухиным об условиях перемирия. Охрана провела П.Е. Дыбенко и сопровождавших его матросов в барак, где отдыхали казаки. Дыбенко спросил, там ли Керенский и предложил казакам взять его под стражу, если тот решит спасаться бегством. Несколько часов Дыбенко и матросы говорили с казаками о предательстве Временного правительства, о Советах рабочих, солдатских и матросских депутатов, как о настоящей народной власти. Матросы пытались убедить казаков в том, что они такие же трудящиеся, как рабочие и матросы, и новая власть отвечает их интересам. Наибольшее впечатление на фронтовиков-казаков произвела новость о декретах Советского правительства относительно немедленного окончании войны, передаче земли крестьянам и простым казакам и о запрете смертной казни на фронте.
Генерал Войтынский, бывший свидетелем процесса переговоров, вспоминал впоследствии, что видел за столом напротив двух матросов десять представителей казаков: «Один из матросов был большой, удивительно красивый мужчина, известный Дыбенко, вожак Балтийского флота».
К 8 часам утра матросам удалось убедить казаков прекратить поддерживать буржуя Керенского. Последние согласились на это, при условии, что получат одобрение казачьего комитета. Был составлен текст соглашения, состоявший из 9 пунктов. Суть подписанного соглашения состояла в том, что матросы пропускают казаков на Дон, а большевики арестовывают ненавистного всем Керенского, сохраняют свое правительство, но не включают туда Ленина и Троцкого.