1905. aastal tuli Trotski Venemaale tagasi ning oli detsembris moodustatud revolutsioonilise Petrogradi Nõukogu juht. Ta püüdis viia revolutsiooni masside sekka, et juba siis, kui isegi Lenin oli veel proletaarse revolutsiooni vastu, viia ellu oma permanentse maailmarevolutsiooni ideed (mida hakati ellu viima hiljem Kominterni kaudu). See tal aga siiski ebaõnnestus ning ta saadeti 1907. aastal Põhja-Siberisse eluaegsele asumisele. Sealt põgenes ta aga peagi. kasutades juba uue abikaasa Natalja Sedova perekonnanime "Sedov" ning asus elama Austria-Ungari pealinna Viini, kuhu ta jäi kuni Esimese maailmasõjani.