wystąpił w Dumie, wygłaszając przemówienie, w którym zarzucił rządowi zdradę kraju w przemówieniu, przeplatanym frazą Głupota, czy zdrada. Przemówienie Milukowa miało duży rezonans w kraju i przyczyniło się do wzmożenia nastrojów rewolucyjnych, wyprzedzając rewolucję lutową i obalenie caratu.
Po rewolucji lutowej minister spraw zagranicznych Rządu Tymczasowego pod przewodnictwem ks. Gieorgija Lwowa (15 marca – 18 maja 1917). Odszedł z rządu po kryzysie kwietniowym – protestach w Piotrogrodzie przeciwko zamiarom kontynuowania przez Rosję wojny w sojuszu z Francją i Wielką BrytaniąA. Rabinowitch, The Bolsheviks Come to Power. The Revolution of 1917 in Petrograd, Haymarket Books, Chicago 2017, , s. XLV–XLVI..
Po przewrocie bolszewickim członek Dońskiej Rady Obywatelskiej przy Armii Ochotniczej gen. Ławra Korniłowa, autor jej odezwy. Od maja 1918 w Kijowie, okupowanym przez armię niemiecką, prowadził rozmowy z dowództwem niemieckim w sprawie możliwości wsparcia w walce z bolszewikami, zdezawuowany przez większość działaczy partii, złożył rezygnację z funkcji jej przewodniczącego. W listopadzie 1918 poprzez Turcję wyjechał na Zachód, najpierw do Wielkiej Brytanii, gdzie prowadził działalność polityczną w ramach ruchu Białych.