Утром 30 октября (12 ноября) войска Краснова, поддерживаемые артиллерией и бронепоездом, начали наступление в районе Пулкова. К этому времени революционные силы были сосредоточены на трёх участках: на правом, у Красного Села,— балтийские матросы под командованием П. Е. Дыбенко; в центре Пулковских высот — красногвардейцы под командованием К. С. Еремеева; на левом, у Пулкова, — революционные солдаты под командованием В. А. Антонова-Овсеенко. Отряды, выделенные в резерв, находились в районе Колпина, Ораниенбаума и в тылу пулковских позиций. Революционные войска поддерживали артиллерийская батарея, располагавшаяся у Пулковской обсерватории (орудия удалось доставить с одного из кронштадтских фортов усилиями Ф. Ф. Раскольникова), три броневика и блиндированный поезд путиловцев под командой А. Е. Зайцева, курсировавший по Николаевской железной дороге. Главный удар Краснов наносил по центральному боевому участку, в надежде, 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[8]. Краснов ждал подкреплений, но они не подходили, хотя Керенский обещал, что на вот-вот подойдут части 33-й и 3-й Финляндских дивизий. Тогда Краснов приказал отойти в Гатчину и ждать подкреплений там. Под угрозой окружения казаки, бросив артиллерию, оставили Царское Село.
Ещё до боя к мятежникам присоединился Борис Савинков — узнав в Петрограде о том, что Краснов занял Царское Село, Савинков со своим адъютантом под видом рабочих сумели миновать красногвардейские патрули и добраться до Царского Села, а затем и Гатчины, где находился Керенский. Савинков пытался убеждать казаков во что бы то ни стало продолжать борьбу с большевиками, но председатель казачьего комитета есаул Ажогин заявил ему, что если он приехал защищать и Керенского, то его миссия напрасна. Ажогин сказал, что казаки готовы предложить формирование правительства Г. В. Плеханову, который в это время жил в Царском Селе, и попросил Савинкова переговорить с Плехановым. Переговоры состоялись, но результатов не дали.
Стремясь обеспечить подкрепления для Краснова, Савинков добрался до Пскова, в штаб Северного фронта, но штабные офицеры дали ему понять, что генерал Черемисов вряд ли отдаст чёткий приказ о поддержке Краснова, а если Савинков будет настаивать, дело вообще может дойти до его ареста. И к Черемисову Савинков уже не пошёл.
Между тем красновские казаки быстро договорились с прибывшими в Гатчину большевиками Дыбенко и Трухиным об условиях перемирия: «красные» пропускают казаков на Дон, а большевики арестовывают Керенского, сохраняют своё правительство, но не включают туда Ленина и Троцкого. Как пишет Иоффе, «он <Трухин> и Дыбенко понимали, что всем договорённостям с красновскими казаками копейка цена, и на словах соглашались на всё, лишь бы поставить окончательную точку в этом красновском походе».
Во время переговоров с казаками Дыбенко в шутку предложил им «обменять Керенского на Ленина», после чего Керенский, переодевшись матросом, бежал на автомобиле из расположения войск генерала Краснова. По воспоминаниям Троцкого, «Керенский бежал, обманув Краснова, который, по-видимому, собирался обмануть его. Адъютанты Керенского и состоявший при нём Войтинский были покинуты им на произвол судьбы и взяты нами в плен, как и весь штаб Краснова». По воспоминаниям генерала Краснова, он сам предложил Керенскому бежать.
