С 25 марта 1917 года — [[Товарищ (заместитель)|товарищ]] обер-прокурора [[Священный синод#В синодальный период (1721 - 1917)|святейшего Синода]]; с 25 июля 1917 — обер-прокурор синода. Первый министр вероисповеданий [[Временное правительство России|Временного правительства]] ([[1917]]). От имени Временного правительства открыл 15 августа 1917 года [[Поместный собор Православной российской церкви (1917—1918)|Поместный собор Православной российской церкви]] и принял в его работе деятельное участие.
Арестован вместе с другими министрами Временного правительства во время октябрьских событий в ночь с 25 на 26 октября 1917 года. Пребывал в заключении в [[Петропавловская крепость|Петропавловской крепости]]. 7 ноября 1917 года об освобождении Карташева и министра финансов [[Бернацкий, Михаил Владимирович|М.В. Бернацкого]] перед [[ВРК]] ходатайствовала [[Коллонтай, Александра Михайловна|А.М. Коллонтай]]. При голосовании за освобождение Карташева высказались 4 члена комитета (против - 2)<ref name=autogenerated2>Соколов А.В. Государство и Православная церковь в России, февраль 1917 – январь 1918 гг. Диссертация на соискание ученой степени доктора исторических наук. - СПб, 2014. - С. 529. Режим доступа: https://disser.spbu.ru/disser/dissertatsii-dopushchennye-k-zashchite-i-svedeniya-o-zashchite/details/12/483.html</ref>. Однако Карташев отказался выходить на свободу под подписку о невыезде, пока не будут отпущены все оставшиеся арестованные министры Временного правительства<ref>СоколовА.В.name=autogenerated2 Государство и Православная церковь в России, февраль 1917 – январь 1918 гг. Диссертация на соискание ученой степени доктора исторических наук. - СПб, 2014. - С. 529. Режим доступа: https://disser.spbu.ru/disser/dissertatsii-dopushchennye-k-zashchite-i-svedeniya-o-zashchite/details/12/483.html</ref>. 24 ноября 1917 года делегаты Поместного собора приняли специальное заявление «для оглашения» в печати: «выражаем твердую уверенность, что в деятельности А.В. Карташева не было ничего, что могло бы явиться предметом общественного суда и запятнать его доброе имя, и имея в виду, что многие товарищи его по кабинету, одинаково ответственные за деятельность правительства, давно уже получили свободу, Всероссийский Церковный Собор настаивает на немедленном освобождении А.В. Карташева из Петропавловской крепости»<ref name=autogenerated1>Соколов А.В. Государство и Православная церковь в России, февраль 1917 – январь 1918 гг. Диссертация на соискание ученой степени доктора исторических наук. - СПб, 2014. - С. 530. Режим доступа: https://disser.spbu.ru/disser/dissertatsii-dopushchennye-k-zashchite-i-svedeniya-o-zashchite/details/12/483.html</ref>.
В январе 1918 года был переведен в клинику Герзони<ref>СоколовА.В.name=autogenerated1 Государство и Православная церковь в России, февраль 1917 – январь 1918 гг. Диссертация на соискание ученой степени доктора исторических наук. - СПб, 2014. - С. 530. Режим доступа: https://disser.spbu.ru/disser/dissertatsii-dopushchennye-k-zashchite-i-svedeniya-o-zashchite/details/12/483.html</ref>, а в начале февраля затем выпущен под обещание не предпринимать активного противодействия советской власти. Из «Крестов» А. В. Карташева повезли не домой, — там ему запрещалось жить, — а на Васильевский остров к профессору В. Н. Бенешевичу; оттуда после четырёхдневного пребывания на профессорской квартире его препроводили к [[Карсавин, Лев Платонович|Л. П. Карсавину]], видному ученому и педагогу. От Карсавина путь лежал к профессору П. Н. Жуковичу, а от него к секретарю Религиозно-философского общества [[Каблуков, Сергей Платонович|С. П. Каблукову]]<ref>[http://nigdeja.livejournal.com/258325.html nigdeja: путеводитель (продолжение)<!-- Заголовок добавлен ботом -->]</ref>.
В 1917—1918 годах входил в [[кружок «Воскресение»]].
