Po rewolucji lutowej i obaleniu caratu został wybrany zastępcą przewodniczącego Centralnej Rady. Od 15 czerwca 1917 do 22 stycznia 1918 był szefem Generalnego Sekretariatu Ukraińskiej Republiki Ludowej – organu wykonawczego Centralnej Rady. 22 stycznia 1918 w swoim czwartym uniwersale Rada ogłosiła pełną niepodległość Ukrainy. 30 stycznia 1918 podał się do dymisji wraz z całym swym gabinetem.

W okresie Hetmanatu stał w opozycji do hetmana Pawła Skoropadskiego. Po jego obaleniu, od 14 grudnia 1918 był przewodniczącym Dyrektoriatu URL. Zdobycie Kijowa przez Armię Czerwoną (5 lutego 1919 r.) i konflikt z Symonem Petlurą doprowadziły do dymisji Wynnyczenki 13 lutego 1919.

Wyemigrował wtedy do Austrii. W Wiedniu zorganizował emigracyjną grupę ukraińskich komunistów. W maju 1920 udał się do Moskwy, gdzie zaproponowano mu stanowisko wiceprzewodniczącego Rady Komisarzy Ludowych Ukraińskiej Socjalistycznej Republiki Radzieckiej wraz z posadą komisarza ludowego do spraw polityki zagranicznej, jednak odmówił. Po upadku Francji i jej okupacji przez III Rzeszę trafił do obozu koncentracyjnego. Zmarł w 1951 roku w Prowansji.

Dorobek literacki Wynnyczenko wprowadził do swojej prozy i dramatu innowacyjne koncepcje modernistyczne.