Государственный и партийный деятель.
Из семьи служащего. Студентом историко-филологического факультета Петербургского университета в 1904 г. вступил в РСДРП. Большевик. В Революцию 1905-1907 г. — член Военной организации при Петербургском комитете партии, Совета РД, Петербургского комитета РСДРП. В 1909 г. сдал экстерном экзамены за курс Петербургского университета. Сотрудник большевистских газет. В 1914 г. сдал экзамены за юридический факультет Харьковского университета. Неоднократно арестовывался, находился в эмиграции. В 1916 г. мобилизован в армию. Прапорщик.
После Февральской революции 1917 г. — председатель полкового, дивизионного комитетов. В мае делегат общеармейского съезда фронтовиков в Петрограде. 26 мая сложил с себя обязанности председателя армейского комитета из-за разногласий с его эсеро-меньшевистским большинством. Обратился к солдатам фронта с прокламацией, в которой изложил основные взгляды большевиков по вопросам войны, мира и власти, сформулировал требования солдат фронта к 1-му съезду Советов. На 1-м Всероссийском съезде Советов РСД в июне – член Президиума от большевистской фракции, избран членом ВЦИК. Участвовал в подготовке, был делегатом и членом президиума Всероссийской конференции фронтовых и тыловых военных организаций РСДРП(б), на которой выступал с докладами «Война, мир и наступление» и «Демократизация армии». Избран членом Всероссийского бюро Военных организаций при ЦК РСДРП(б).
После Июльских дней арестован в Могилеве. В середине сентября освобождён, включился в подготовку вооружённого восстания. В октябре был председателем Съезда Советов Северной области в Петрограде, избран членом исполкома. Вошёл в Петроградский ВРК, один из его руководителей. 16 октября на расширенном заседании ЦК РСДРП(б) доложил о готовности солдат гарнизона к восстанию. 24–25 октября один из руководителей захвата и охраны важнейших объектов города.
Назначен членом Комитета по военным и морским делам. Один из руководителей подавления выступлений А.Ф. Керенского – П.Н. Краснова и юнкеров. С 9 ноября — Верховный главнокомандующий. 12 ноября отдал приказ всем частям на фронте начать переговоры о перемирии, 13 ноября направил парламентёров с предложением командованию германских войск начать переговоры, которые 2 декабря завершились подписанием перемирия. Ставка отказалась выполнять приказы Крыленко и под его руководством 20 ноября была ликвидирована. В обращении к солдатам осудил самосуд над генералом Н.Н. Духониным. В декабре в Могилеве выступил на Общеармейском съезде с докладом о демократизации армии, о мире. Обеспечивал переброску революционных войск на подавление выступивших против установления Советской власти казачьих атаманов А.М. Каледина и А.И. Дутова. 18 декабря доложил СНК об утрате армией боеспособности и необходимости принять германские условия мира. 25 декабря издал приказ о формировании из солдат-добровольцев Народно-социалистической гвардии. Депутат Учредительного Собрания от Румынского и Юго-Западного фронтов.
С 21 января 1918 г. — член Всероссийской коллегии по организации и формированию РККА. 19 февраля отдал приказ оказывать сопротивление наступающим германским войскам. В феврале – марте член бюро Комитета революционной обороны Петрограда. Ночью 24 февраля на объединённом заседании фракций ВЦИК доложил о тяжёлом положении на фронтах и необходимости подписать мир на любых условиях.
С марта 1918 г. — член коллегии Наркомюста РСФСР, один из организаторов советского суда и прокуратуры. С 1922 г. на другой государственной и партийной работе.
Расстрелян 29 июля 1938 г. по обвинению в принадлежности к антисоветской организации. Реабилитирован в 1955 г.