В годы Первой мировой войны Тыркова последовательно отстаивала лозунг: война до победного конца. В этом вопросе ее убеждения были неизменны. Еще в годы Русско-японской войны она с болью в сердце воспринимала поражения русского оружия. На всю жизнь в ее памяти сохранилось тяжелое воспоминание о том дне, когда в Париже стало известно о падении Порт-Артура. Как личное оскорбление она восприняла ликование русских эмигрантов-радикалов, шумно веселившихся в кафе, поздравлявших друг друга с победой японцев. Теперь же на заседаниях ЦК кадетской партии она выступала за предоставление правительству военных кредитов, ставя интересы страны и ее армии выше любых политических амбиций.
Во время войны Тыркова организовывала санитарные отряды, выезжала в районы боевых действий на Западный и Юго-Западный фронты. Вместе с ней в санитарных отрядах работали дочь и сын. Вместе с Вильямсом, который во время войны фактически стал политическим советником английского посла в России Дж. Бьюкенена, она много сделала для англо-русского сближения.
После Февральской революции 1917 года Тыркова с присущей ей энергией и темпераментом активно включилась в попытки общественного переустройства: вошла в продовольственную комиссию, созданную Временным комитетом Государственной думы и Советом рабочих и солдатских депутатов. Летом ее избрали в Петроградскую городскую думу, где она возглавила кадетскую фракцию. Наряду с этим Тыркова участвовала в заседаниях кадетского ЦК и Петроградского городского комитета партии, являлась делегатом VII–X съездов кадетов.
Однако вскоре пришло осознание иллюзорности надежд на мирный выход из острейшего политического кризиса, невозможности сотрудничества с леворадикальными партиями и организациями. Постепенно Тыркова пришла к выводу, что только военная диктатура имеет шанс спасти Россию от национальной катастрофы. Она оказалась в рядах активных сторонников корниловского выступления, одновременно поддерживая любые попытки соглашения с «государственно мыслящими» элементами из демократического лагеря. В сентябре 1917 года она представляла партию кадетов во Временном совете Республики (Предпарламенте), дала согласие на выдвижение своей кандидатуры в члены Учредительного собрания, хотя и не верила в его успех. 28 ноября 1917 года, в день предполагавшегося открытия Учредительного собрания, она записала в дневнике: «Я не могу ни писать, ни говорить об Учредительном собрании. Я не верю в него. Никакие парламентские пути не выведут теперь Россию на дорогу. Слишком все спутано, слишком темно. И силы темные лезут, собрались, душат».
По отношению к установившемуся большевистскому режиму Тыркова сразу заняла непримиримую позицию. Вместе с известным кадетским публицистом А. С. Изгоевым она организовала в ноябре 1917 года выпуск нескольких номеров газеты «Борьба», призывавшей к активному сопротивлению советской власти. После декрета СНК от 28 ноября 1917 года, объявившего кадетов «партией врагов народа», а их лидеров вне закона, Тыркова, оказавшись под угрозой ареста, вынуждена была перейти на полулегальное положение. Тем не менее она в ноябре выезжала на несколько дней в Москву, участвовала вместе с П. И. Новгородцевым и С. А. Котляревским в конспиративных заседаниях Московского отдела ЦК кадетской партии. По возвращении в Петроград много сил отдавала формированию офицерских отрядов и отправке их на Дон, где создавалась Белая армия. В день открытия Учредительного собрания, 5 января 1918 года, она оставила в дневнике запись: «День Учредительного собрания, тягостный, душный день. Не хочется никуда идти, и не потому что стреляют, а потому что не понять, в кого, кто и почему стреляет… Я, презирая социалистов, вижу бессилие, ошибки, неподвижность своих друзей. Россия должна выдвинуть какие-то совсем новые силы или погибнуть».
После разгона Учредительного собрания Тыркова и Вильямс еще некоторое время жили в Москве, где безуспешно пытались вступить в контакт с какими-либо центрами сопротивления советской власти. В марте 1918 года они выехали через Мурманск в Англию. Вильямс, солидарный с Белым движением и располагавший связями в самых высоких сферах, помог Тырковой развернуть антибольшевистскую кампанию; они видели в большевизме «мировое зло», считали необходимым предостеречь мир об этой опасности, убедить союзников оказать действенную помощь борцам с советским режимом. Супруги Вильямс были приняты премьер-министром Ллойд-Джорджем, вели частные беседы с влиятельными политиками, использовали любые возможности для публичных выступлений. Тыркова выступила и как один из инициаторов обращения эмигрантских деятелей к президенту Америки Вудро Вильсону с призывом спасти Россию путем военной интервенции.