十月武裝起義的前前後後，是托洛茨基一生政治生涯中的“黃金時期”，他在很多重大問題上支持列寧的主張，其曆史作用是無法抹殺的。
十月革命勝利，蘇維埃政府成立後，和平問題成為當時蘇維埃俄國最緊急、最迫切的問題。立即終止戰爭，是各國人民的迫切希望，更是剛剛取得政權的俄國人民的迫切希望。布爾什維克掌握政權，就立即代表廣大人民群眾的利益和願望，宣布俄國一定要退出這場帝國主義戰爭，完全摒棄沙皇政府和俄國資產階級臨時政府的帝國主義掠奪政策。1917年10月，全俄蘇維埃第二次代表大會通過《和平法令》。蘇維埃政府鄭重聲明，決心根據對一切民族都公正的條件，“立即簽訂和約，終止這場戰爭。”托洛茨基作為蘇維埃政府的外交人民委員，具體負責處理外交事務。
英、法等國竭力阻止蘇維埃俄國退出戰爭，試圖借俄國的軍隊牽製德國；而德國則希望擺脫兩線作戰的困境，集中力量打擊英、法等國的軍隊。在這種情形下，俄國與德國開始了和平談判。
在談判中，德國方麵利用俄國的不利處境，提出了苛刻的條件，不僅要求蘇聯放棄波蘭、波羅的海沿岸的地區，把白俄羅斯的一部分地區轉交給德國，而且覬覦烏克蘭地區。當時蘇維埃政府麵臨兩種抉擇；或者同德國終止談判，繼續戰爭；或者同德國繼續談判，簽訂和約。布哈林等人主張繼續戰爭，而列寧則主張簽定和約。列寧認為，“愛國主義”的旗號下所進行的戰爭，將會斷送革命，毀滅新生的蘇維埃政權。在這場針鋒相對的鬥爭中，托洛茨基走的是“中間路線”，提出“不戰不和”的方針，主張停止戰爭而不簽訂和約。
1918年2月，托洛茨基違背列寧的指示，在布列斯特發表了拒絕簽訂和約的聲明。同時，他錯誤認為德國不可能發動進攻，俄國部隊發出全麵複員的命令。為了以戰求和，德國軍隊隨即發動了大規模的軍事進攻，直逼蘇維埃俄國當時的首都彼得堡。在嚴峻的軍事形勢麵前，蘇維埃中央委員會的多數成員同意了列寧的主張，立即派代表前往布列斯特，與德國方麵簽訂了和約。
根據布列斯特和約，原來在俄羅斯帝國內的大片地區將脫離蘇維埃俄國，這些地區的未來命運，由德國政府和奧匈帝國決定；在條約規定的界線以東，在條約簽訂前為德軍占領的那些俄國地區仍留在德國人手裏；蘇俄必須對其軍隊，包括現政府所整編的各部隊在內，實行全麵複員；此外，蘇維埃政府必須馬上與烏克蘭地方政府簽訂和約，並承認它同德、奧等國締結的和約的合法性；蘇俄還要向德國支付大宗戰爭賠款。布列斯特和約的條款，比德國政府先前所提出條件更苛刻。對於這嚴重後果的造成，托洛茨基顯然負有很大的責任。
布列斯特和約簽訂後，托洛茨基辭去了外交人民委員的職務。