1917年二月革命胜利后。被选为弗拉基高加索苏维埃委员。

1917年10月，被选为全俄苏维埃第二次代表大会代表，并参加了彼得堡的十月武装起义。

十月革命胜利后。党中央派他返回高加索，在捷列克州和北高加索其他地区领导建立和巩固苏维埃政权的斗争。

1919年2月，被任命领导阿斯特拉罕市和阿斯特拉罕边疆区的防御工作，先后担任阿斯特拉罕边疆区临时革命军事委员会主席、红军独立第十一集团军革命军事委员会委员、南方集团军革命军事委员会委员。在这一时期，他还积极领导了北高加索地区党的地下工作和反对邓尼金的游击战争。

1920年5月开始担任俄罗斯联邦苏维埃政府驻格鲁吉亚孟什维克政府的全权代表。同年又受命率苏俄代表团在里加与波兰签订和平条约。10月中旬返回北高加索后，当选为俄共（布）中央委员会北高加索局委员。

1921年3月，在俄共（布）第十次代表大会上被选为中央候补委员。

1921年7月，当选为阿塞拜疆共产党（布）中央委员会书记。基洛夫是高加索联邦社会主义共和国的创始人之一。1922年，阿塞拜疆共和国、阿尔明尼亚共和国和格鲁吉亚共和国联合成立了南高加索联邦社会主义共和国，并通过了加入苏维埃社会主义共和国联盟的决议。

1923年4月在俄共（布）第十二次代表大会上当选为中央委员。

1925年12月调到列宁格勒工作，

1926年2月在列宁格勒省召开的党的第23次特别会议上当选为联共（布）列宁格勒省委第一书记并兼任联共（布）中央西北局第一书记，联共 （布）中央政治局候补委员。

1930年起任联共（布）中央政治局委员。

1934年2月起任联共（布）中央组织局书记和委员，苏联中央执行委员会主席团委员。获列宁勋章和红旗勋章各一枚。

1934年12月1日在列宁格勒斯莫尔尼宫被敌人暗杀，葬于莫斯科红场。