Denikin otrzymał najwyższe rumuńskie odznaczenie wojskowe – Order Michała Walecznego. Na froncie rumuńskim zastała generała rewolucja lutowa i obalenie caratu w marcu 1917. Denikin poparł przemiany polityczne w Rosji, jego ówczesne poglądy zdaniem historyków zbliżone były do Partii Konstytucyjno-DemokratycznejЗимина В.Д. Белое дело взбунтовавшейся России: политические режимы Гражданской войны 1917-1920 гг, М.: РГГУ, 2006..
Jeszcze w marcu 1917 został wezwany do Piotrogrodu przez Aleksandra Guczkowa, ministra wojny i marynarki w Rządzie Tymczasowym, i otrzymał propozycję objęcia stanowiska szefa sztabu głównodowodzącego armii rosyjskiej gen. Michaiła Aleksiejewa. Przyjął proponowaną ofertę. Po usunięciu Aleksiejewa ze stanowiska i zastąpieniu go przez generała Brusiłowa, odmówił pełnienia funkcji szefa sztabu. 13 czerwca 1917 został przeniesiony na stanowisko dowódcy Frontu Zachodniego. Uczestniczył w ostatniej wielkiej operacji sił rosyjskich przeciw wojskom państw centralnych. Potem, w sierpniu 1917, objął dowództwo nad Frontem Południowo-Zachodnim. Podczas spotkania w Mohylewie z generałem Ławrem Korniłowem, wyraził poparcie dla jego działań skierowanych przeciwko premierowi Aleksandrowi Kiereńskiemu. 11 września 1917, za udzielenie poparcia tzw. puczowi Korniłowa, został aresztowany i osadzony w więzieniu w Berdyczowie.