Международно-правовые и дипломатические итоги войны стали предметом осмысления Котляревского и в постреволюционный период. В частности, он прозорливо выявил недостатки Версальской системы – того устройства международных отношений, которое возникло в Европе в результате Парижской конференции, Версальского мира и других международных договоров (Сен-Жерменского, Трианонского). Сопоставляя эту систему с той, которая была создана Венским конгрессом по итогам Наполеоновских войн, Сергей Андреевич усматривал между ними сходство: великие державы стремились достичь тактических преимуществ в ущерб общей стратегии европейской стабильности. «И здесь и там сказывалась эгоистическая близорукость людей, мыслящих, что они воздвигают необыкновенно прочное здание нового международного порядка, удовлетворяющего полностью их вожделениям». Анализируя карту послевоенной Европы, ученый очень точно указал на возможные точки напряженности, способные вызвать новую мировую войну.
В период Февральской революции Котляревский являлся деятелем Временного правительства – комиссаром по иностранным и иноверным исповеданиям, а позднее – товарищем обер-прокурора Святейшего синода и товарищем министра вероисповеданий Временного правительства. Его воззрения на отношения государства и церкви соответствовали установкам, выработанным на Девятом съезде Конституционно-демократической партии (23–28 июля 1917 года), когда по докладу П. И. Новгородцева был принят соответствующий (церковный) раздел программы партии. Отношения государства к Православной церкви и другим вероисповеданиям строились на компромиссных началах. С одной стороны, провозглашались принципы свободы вероисповеданий и культа, с другой – православие, как религия значительного большинства населения, наделялось «первенством почета во всех актах государственной жизни». Православная церковь определялась как институт публично-правового характера, которому государство «оказывает покровительство в законе и материальную поддержку». В то же время это покровительство не должно повторять ошибки прежнего бюрократического контроля: церкви предоставляется право «свободного самоусмотрения, согласно учению самой церкви и постановлению Всероссийского Поместного Собора», а все контрольно-административные ограничения предшествующего времени – отменяются. Таким образом, либеральный принцип свободы веры интерпретировался в рамках концепции партнерства государства с православным духовенством. Котляревский выражал уверенность, что эти принципы соответствуют постановлениям Предсоборного совета и московского съезда мирян и духовенства, а потому будут приняты на грядущем Соборе.
Котляревский входил в Особое совещание для подготовки проекта Положения о выборах в Учредительное собрание. Он активно участвовал в подготовке важнейших правовых актов Временного правительства, в частности по вопросам международных договоров и местного самоуправления. Его имя часто встречается в стенограммах заседаний Юридического совещания при Временном правительстве.
После Октябрьского переворота Сергей Андреевич вошел в оппозиционное движение, став членом таких организаций, как Правый центр и Всероссийский национальный центр (ВНЦ), действовавший в Москве и на Юге России под руководством М. М. Федорова, Д. Н. Шипова, Н. Н. Щепкина и других видных либеральных деятелей. Представляя его Московское отделение, Котляревский участвовал в конспиративных совещаниях, на которых в 1918–1919 годах (вплоть до ареста и казни активных участников антибольшевистского подполья) вырабатывалась программа борьбы с большевизмом. Заседания ВНЦ проходили в Институте экспериментальной биологии на Сивцевом Вражке, директором которого был профессор Н. К. Кольцов. Подпольщики обсуждали также проблемы организации жизни России после свержения большевиков: гражданское право, управление и самоуправление, национальное и религиозное устройство, международное положение, финансы, промышленность и транспорт, земельный и рабочий вопросы, образование.
Котляревский, руководивший разработкой законопроектов, пригласил к обсуждению земельного вопроса, состояния финансов и налогов известных экономистов, в частности Л. Б. Кафенгауза. На заседании ЦК Конституционно-демократической партии 3 мая 1918 года он сказал, что им необходимо «иметь наготове проект о возможном устройстве окраин России», причем важно «приступить к обсуждению вопроса немедленно», учитывая его сложность. «Вся работа, – не без иронии отмечал профессор Н. К. Кольцов на следствии в ВЧК, – шла на тот случай, если Советская власть сложит свои полномочия и кому-то другому придется организовывать русскую жизнь».