С приходом к власти большевиков в 1917 году, управление губернией перешло в руки Петросовета (с 1924 года — Ленсовет). Из Петрограда в годы Гражданской войны также велось управление всеми близлежащими губерниями, находящимися под контролем Советской России. В апреле 1918 года восемь северо-западных губерний — Петроградская, Новгородская, Псковская, Олонецкая, Архангельская, Вологодская, Череповецкая и Северо-Двинская — были объединены в Союз коммун Северной области, который уже в 1919 году был упразднён.
Постановлением исполкома совета Эстляндии от 23 декабря 1917 (5 января 1918) года город Нарва с прилегающими к нему селениями Ямбургского уезда был передан в состав Эстляндской губернии. Основанием для передачи города послужили итоги проведённого 10 (23) декабря 1917 года плебисцита.
7 ноября 1918 года город Царское Село переименован в Детское Село (имени Урицкого). Вслед за этим Царскосельский уезд также был переименован в Детскосельский. В этом же году город Павловск был переименован в город Слуцк.
Согласно Тартускому мирному договору с Эстонией, подписанному 2 февраля 1920 года, ряд селений Ямбургского и Гдовского уездов на правом берегу реки Нарвы, а также город Нарва отошли к Эстонии.
Декретом ВЦИК от 18 сентября 1922 года в связи с упразднением Олонецкой губернии в состав Петроградской губернии вошли Вытегорский и Лодейнопольский уезды. При этом Тихманьгская, Ухотская и Шильдская волости Вытегорского уезда были перечислены в Каргопольский уезд Вологодской губернии.
Постановлением Президиума ВЦИК от 14 февраля 1923 года административное деление Петроградской губернии было вновь реорганизовано. Шлиссельбургский уезд был упразднён, его территория вошла в состав Петроградского уезда. Петергофский и Детскосельский уезды слиты в одну административную единицу с присвоением ей наименования — Троцкий уезд. Село Гостинополье Новоладожского уезда преобразовано в уездный город, и ему присвоено наименование — город Волхов. Центр Новоладожского уезда перенесён из города Новая Ладога в город Волхов, Новоладожский уезд переименован в Волховский уезд. Город Гатчина переименован в город Троцк, Луговская волость Лужского уезда — в Толмачёвскую волость, посёлок Саблино — в посёлок Ульяновка, Ижорская волость Троцкого уезда — в Ульяновскую волость, Калитинская волость Троцкого уезда — в Венгисаровскую волость. Этим постановлением утверждалась следующая сетка административного деления губернии:
В начале 1924 года город Петроград был переименован в Ленинград, а губерния — в Ленинградскую.
Постановлением Президиума ВЦИК от 31 мая 1924 года центр Волховского уезда перенесён из города Волхов в город Новая Ладога, город Волхов преобразован в сельский населённый пункт — селение Гостинополье.
Постановлением Президиума ВЦИК от 16 июня 1925 года утверждён список городских поселений Ленинградской губернии. Городами утверждены: Ленинград, Шлиссельбург, Колпино, Петергоф, Детское Село, Слуцк, Ораниенбаум, Новая Ладога, Вытегра, Лодейное Поле, Кингисепп, Луга, Троцк, Гдов, Кронштадт, Сестрорецк (включая посёлки Дюны, Ермоловская, Курорт, Разлив, Тарховка, Александровская), Урицк (включая посёлки Павловская Стрелка и Сосновая Поляна), Красное Село; дачными посёлками — селения Шувалово, Озерки, Вырица, Сиверская (с посёлками Дружноселье, Дерновский, Кезино), Стрельна, Володарский посёлок, Толмачёво, Струги Красные; рабочими посёлками — Ульяновка, Волховстрой, Шлиссельбургский пороховой завод.
Постановлением Президиума ВЦИК от 7 февраля 1927 года Вытегорский уезд был упразднён, его территория вошла в состав Лодейнпольского уезда. Одновременно произведено укрупнение волостей. Постановление утвердило следующий состав уездов Ленинградской губернии:
Постановлением Президиума ВЦИК от 1 августа 1927 года в ходе реформирования административно-территориального деления на основе Ленинградской, Мурманской, Новгородской, Псковской и Череповецкой губерний была создана Ленинградская область.