Mielgunow w 1917 roku Rewolucję lutową i obalenie caratu w 1917 roku Mielgunow przyjął z zadowoleniem. Dołączył do Komitetu Organizacyjnego Ludowej Partii Socjalistycznej. W marcu został mianowany przez Rząd Tymczasowy pełnomocnikiem odpowiedzialnym za kontrolę nad archiwami Ministerstwa Spraw Wewnętrznych w Moskwie. Zgodnie z dekretem Rządu Tymczasowego od 22 marca 1917 roku, Mielgunow przewodził komisji czuwającej nad rozwojem spraw politycznych miasta Moskwy (archiwum spraw politycznych Moskwy), w którym były zebrane dokumenty dotyczące ruchu rewolucyjnego.
Stosunek Mielgunowa do przewrotu bolszewickiego (rewolucji październikowej) był nieufny, ale nie wrogi. Czas anarchii Rządu Tymczasowego zmęczył wszystkich. Ponadto Mielgunow był socjalistą i znał wielu wybitnych bolszewików, którzy byli bezpośrednimi organizatorami i uczestnikami wydarzeń w Moskwie w październiku i listopadzie 1917 roku.