25 сентября 1917 года Центробалт созвал 2-й съезд моряков – представителей Балтийского флота. Съезд открылся в Гельсингфорсе на яхте «Полярная звезда». 121 его делегат представляли 60 тысяч революционных балтийцев. Тон на съезде задавали большевики. Поэтому председательствовать на съезде поручили П.Е. Дыбенко. От того как справится он со своими обязанностями зависела вся его дальнейшая карьера. По воспоминаниям участников событий, все делегаты съезда, за исключением одиночек, были настроены крайне революционно. Учитывая создавшуюся обстановку в стране и огромный подъем революционных настроений моряков Балтийского флота. Заслушав доклад члена Центробалта А.В. Баранова о только что закончившемся демократическом совещании, делегаты съезда приняли резолюцию, предлагавшую Петроградскому Совету взять на себя инициативу созыва Всероссийского съезда Советов, которому и надлежало взять всю власть в свои руки.

С докладом по текущему моменту на съезде выступил представитель ЦК и Гельсингфорсского комитета РСДРП(б) В.А. Антонов-Овсеенко (который фактически и «дирижировал» всем съездом). Поприветствовав матросов от имени большевистской партии, он отметил, что «своей резолюцией, вынесенной в первый день заседания, и в телеграмме всем флотам, революционной армии и демократии съезд занял правильную позицию борьбы за освобождение угнетенных и обездоленных классов», и заявил о приближении часа пролетарского восстания.

На съезде отметился анархист матрос А.Г. Железняков, призвавшего к немедленному свержению правительства, расторжению политических договоров с союзниками, за захват заводов рабочими, созыв Всероссийского съезда Советов и взятие им власти в свои руки. Вообще все делегаты съезда, за исключением отдельных одиночек, были настроены крайне революционно. Что касается П.Е. Дыбенко, то он озвучивал написанные ему тезисы А.М. Коллонтай о том, что партия большевиков должна поставить на очередь вооруженное восстание и клялся от имени всего флота в верности Ленину, а затем сделал доклад о новом уставе Центробалта. П.Е. Дыбенко заявил: «Мы внесем уточнение в новый устав Центробалта и не поедем просить министра поставить свою подпись под ним. Сами устав обсудим и сами его утвердим». После утверждения устава съездом, были проведены перевыборы членов Центробалта. В новый (4-й по счету) состав Центробалта вошли: П.Е. Дыбенко (председатель), В.П. Евдокимов, С.Н. Баранов, Н.А. Ховрин, Ф.С. Аверичкин, П.Д. Мальков, Г.А. Светличный, Н.Ф. Измайлов и другие. Центробалт взял на себя руководство сохранением боеспособности флота и обороной Петрограда. Съезд потребовал от ВЦИК немедленного созыва 2-го Всероссийского съезда Советов, который должен взять власть в стране в свои руки. Тогда же матросы избрали и 14 своих делегатов на этот съезд: П.Е. Дыбенко, Н.А. Ховрина, А.Г. Железнякова, И.И. Вахрамеева, А.В. Баранова, Ф.В. Олича, М.А. Афанасьева-Невского, В.П. Евдокимова, И.П. Сапожникова, В.С. Мясникова, Н.М. Неверовского и других. Из них 11 большевиков и им сочувствующих.

2-й съезд разработал конкретную программу для всей деятельности Центробалта, основной задачей в которой была подготовка матросов к предстоящему вооруженному восстанию. Съезд констатировал, что фактическая власть в Финляндии и на Балтийском флоте уже принадлежала областному комитету армии, флота и рабочих Финляндии, Гельсингфорсскому Совету и Центробалту.

Делегаты съезда утвердили "Инструкцию для комиссаров", предусматривавшую контроль матросских комитетов над командованием, и потребовали от Временного правительства освобождения арестованных участников июльских событий. Экземпляры этой инструкции разослал по кораблям и береговым частям флота.