После разгона Петербургского совета Троцкий 3 декабря был арестован Около года он провел в тюрьме, а в начале 1907 г., после большого судебного процесса, был выслан в Сибирь. По дороге он сумел бежать, уехал из России и в апреле 1907 г. уже участвовал в работе V съезда РСДРП в Лондоне Здесь Троцкий не примкнул ни к фракции большевиков, ни к фракции меньшевиков и, выступая, в сущности, от собственного имени, занял центристскую позицию, пытаясь поучать как большевиков, так и меньшевиков. Однако Ленин, имея за собой большинство делегатов, не обращал на Троцкого внимания и этим, кажется, сильно его задел. После съезда Троцкий уехал в Вену, вступил в австрийскую социал-демократическую партию, участвовал в ее работе, много писал в партийной печати, ходил на собрания, митинги, поступил в Венский университет. С большим трудом ему удалось наладить выпуск своей небольшой газеты «Правда» (она издавалась еще с 1903 г. группой украинских меньшевиков, а с 1908 г. стала личным печатным органом Троцкого). В эти годы он вел ожесточенную полемику с Лениным, который в ответ поносил его последними словами, называя «подлейшим карьеристом», «иудушкой» и другими нелицеприятными прозвищами. Это была не только идейная борьба, но и фактически борьба за лидерство в партии. Выиграл эту войну Ленин, которому удалось увлечь за собой на Пражской конференции 1912 г. наиболее боеспособную и активную часть партии. Подпитка «Правды» из партийной кассы прекратилась, и Троцкий вынужден был прекратить ее издание. В 1912–1913 гг. в качестве военного корреспондента «Киевской мысли» он находился на Балканах (существуют свидетельства, что одновременно он выполнял здесь какие-то тайные поручения австрийской полиции). В 1914 г., после начала Первой мировой войны, Троцкий перебрался в Швейцарию, а потом в Париж. Здесь он вошел в редакцию «Нашего слова» — газеты левых социалистов. В 1916 г. газета была закрыта французскими властями, а Троцкому было предложено покинуть территорию страны. Он переехал в Испанию. Но через несколько дней его арестовали и насильно выслали в Америку. Поселившись в Нью-Йорке, Троцкий стал активно сотрудничать в газете «Новый мир» (в то время в ней работали Бухарин, Урицкий и Володарский).
Известия о Февральской революции всколыхнули всю русскую общину в Нью-Йорке. Анализируя издалека ситуацию, сложившуюся в России, Троцкий во многом высказал мнение, согласное с мнением Ленина. Так же как и Ленин, он призывал не поддерживать Временное правительство, выступал за передачу власти Советам и немедленное прекращение войны, за проведение радикальной земельной реформы и т. д. Популярность его вновь стала быстро расти. Когда в начале мая Троцкий сумел вернуться из США в Россию — на месяц позже Ленина, его встречала большая толпа под красными знаменами, причем Троцкого вынесли из поезда на руках. В революционной столице он возглавил группу так называемых «межрайонцев» (численностью в 4000 человек), в которую входили такие известные деятели как Володарский, Иоффе, Луначарский, Урицкий и др. На VI съезде РСДРП эта группа вступила в большевистскую партию, причем Троцкий сразу был избран в ЦК. (Это было сделано заочно, так как Троцкого после известных июльских событий арестовали и поместили в «Кресты».) После завоевания 25 сентября большевиками большинства мандатов в Петроградском совете Троцкий снова, как и в 1905 г., был избран председателем этого Совета. Начался самый бурный и яркий период его биографии.
«В 1917 г., - писал в своих воспоминаниях Спундэ, — Троцкий проявил свои лучшие качества. Он был кумиром Петроградских митингов… В этот период в его действиях чувствовался Дантон в варианте 1917 г. Решительность и смелость проявлялись у него во всем…Троцкий был лучшим оратором революции. Говорил он всегда с изумительным блеском, с высоким мастерством умел передать популярно даже самую трудную мысль». По словам Иоффе, «Троцкий обладал только ему присущим талантом — доводить аудиторию до высшей точки накала. В эти дни имена Ленина и Троцкого неизменно шли рядом и олицетворяли собой Октябрьскую революцию не только на знаменах, плакатах и лозунгах Октября, но и в прочном сознании партии, народа, страны». Действительно, роль Троцкого в подготовке октябрьского переворота была исключительно велика. Позже он имел все основания писать: «Если бы в Петербурге не было ни Ленина, ни меня, не было бы и Октябрьской революции». При Петроградском совете по инициативе Троцкого был создан Военно-революционный комитет — орган, который подготовил и осуществил вооруженное восстание 25 октября. В следующие дни Троцкий руководил разгромом мятежа Керенского — Краснова.