Лишь хрущевская "оттепель" создала благоприятные возможности для возрождения музея. В декабре 1954 года Ленгорисполком, наконец, принимает решение о передаче музею двух зданий на Петроградской стороне – особняков М.Ф. Кшесинской и В.Э. Бранта. Сам факт возвращения музея к активной жизни после почти десятилетнего забвения казался столь неожиданным, что породил в музейной среде новую легенду.
Во время очередного приезда в Ленинград Никита Хрущев в сопровождении первого секретаря Ленинградского обкома КПСС Фрола Козлова ехал в машине по главной правительственной трассе - Кировскому проспекту. Лимузин двигался не слишком быстро, и хозяин Ленинграда по маршруту следования давал пояснения Никите Сергеевичу. У Кировского моста внимание советского лидера привлекло изящное здание особняка Кшесинской, и он спросил, что здесь находится. - Музей Кирова, – ответил секретарь обкома.- Да вы тут развели настоящий культ Кирова: Кировский завод, Кировский мост, Кировский проспект, да еще и музей Кирова, - неожиданно возмутился Хрущев. - Вот у меня давно лежат бумаги – Музей Революции никак не может получить новое здание. Отдать немедленно этот дом Музею Революции, а музей Кирова перевести в его бывшую квартиру, - якобы распорядился первый секретарь ЦК КПСС. В музей на работу в качестве научных сотрудников пришел целый выпуск студентов исторического факультета Ленинградского государственного университета. Среди этих молодых талантливых юношей и девушек были и нынешние ведущие историки страны: академик РАН Б.В. Ананьич, доктора исторических наук А.Н. Цамутали, В.Г. Чернуха, а также многие будущие руководители основных научных подразделений музея. Именно им принадлежали инициатива переименования Государственного музея Революции в музей Великой Октябрьской социалистической революции и заслуга в создании полномасштабной экспозиции, которая разместилась в 36 залах.
Началось возрождение, а точнее - второе рождение музея. И опять оно шло как бы параллельно по двум линиям: под официальные идеологические фанфары и через невидимые миру слезы самих создателей нового музея. Ведь не существовало еще никаких официально утвержденных учебников по советской истории – сталинский "Краткий курс" уже ушел в прошлое, как и сопряженная с ним многотомная "История гражданской войны". А нового ничего еще создано не было. Сотрудникам приходилось полагаться на свои знания и интуицию, импровизировать, брать какие-то сюжеты из той же "Истории гражданской войны", других источников. Но экспозиция все же была создана в рекордно короткие сроки. Более 6 тысяч экспонатов отражали историю подготовки и совершения Октябрьской революции и период социалистического строительства в СССР. 5 ноября 1957 года практически заново был открыт Государственный музей Великой Октябрьской социалистической революции (ГМВОСР). Его возрождение стало знаковым событием и для всей северной столицы, только что начавшей оправляться от последствий "Ленинградского дела".
Хрущёвская "оттепель" открыла для научных сотрудников музея новые возможности формирования коллекции. После XX съезда КПСС предпринимались попытки преодоления последствий культа личности. Началась, хотя и противоречивая, реформа политической системы, были сделаны первые шаги по формированию новой политики в сельском хозяйстве, наметились тенденции улучшения внешней политики. Начались реабилитации осуждённых по "Ленинградскому делу" и политическим процессам 1930-х годов, открыто заговорили о ГУЛАГе, ликвидировали Особое совещание при МВД СССР и другие внесудебные репрессивные органы. Всё это вселяло большие надежды и веру в реальность коренных перемен в жизни советских людей. Музей как губка впитывал все события и явления, происходящие в стране, отражал их и в составе своей коллекции, и в экспозициях. В этот, к сожалению, не очень продолжительный период между хрущёвской "оттепелью" и началом исправления "хрущёвского волюнтаризма" музей впервые начал собирать уникальную коллекцию по эпохе сталинского тоталитаризма. После первых политических реабилитаций в фонды стали поступать материалы из семейных архивов, документы о политических процессах, репрессиях, лагерях. Затем эта традиция на время прервалась, чтобы в значительно больших масштабах продолжиться в годы Перестройки.
Благодаря доверию, которым пользовались научные сотрудники, музею в дар передавались уникальные экспонаты от реабилитированных "врагов народа", от детей и родственников видных государственных и политических деятелей, деятелей культуры и науки.
Семейные реликвии героев Великой Отечественной войны и выдающихся военачальников Г.К. Жукова, Л.А. Говорова, И.Х. Баграмяна, Н.Г. Кузнецова, К.К. Рокоссовского стали поступать в фонды музея и экспонироваться в новых музейных залах. Научные экспедиции по сбору экспонатов вновь осуществлялись по всему Советскому Союзу. Нередко сотрудники, переезжая во время научных экспедиций из области в область, из республики в республику, отправляли отобранные экспонаты товарным грузом в Ленинград, а сами продолжали собирательскую работу весь летний период.
В целом 1960-е и 1970-е годы были весьма плодотворными для коллектива музея. В коллекцию поступили новые уникальные экспонаты о восстановлении разрушенного войной народного хозяйства страны, достижениях в социальной сфере, в области науки, культуры, искусства, ценнейшие свидетельства истории становления великой мировой державы – Советского Союза.
Сформировалась замечательная коллекция по освоению космоса из личных вещей и документов С.П. Королева, М.К. Янгеля, Ю.А. Гагарина, В.В. Терешковой и других космонавтов.
Позднее музейное собрание пополнили и материалы выдающихся деятелей литературы и искусства: Л.О. Утёсова, В.П. Марецкой, Н.А. Черкасова, Ю.X. Темирканова, К.Ю. Лаврова, политических и государственных деятелей: А.Н. Косыгина, Н.С. Хрущёва, А.И. Микояна, Е.А. Фурцевой и многих других.
Богатство музейных коллекций позволило значительно расширить хронологические рамки научных исследований и экспозиционной работы, привлечь в музей новые категории посетителей.
С 1960-х годов в СССР наблюдалось невиданное по масштабам освоение новых регионов Сибири и Севера, в которых были разведаны богатейшие запасы полезных ископаемых – нефти, газа, других природных ресурсов, проходило освоение целинных и залежных земель. Осуществлялись экономические реформы премьера А.Н. Косыгина, основанные на включении в социалистическое производство рыночных механизмов и принципов материальной заинтересованности и др. Все эти процессы находились под пристальным вниманием музейных историков, благодаря чему коллекция музея пополнялась важнейшими свидетельствами начавшихся преобразований.
Многочисленные и успешные научные экспедиции музея по Советскому Союзу сформировали комплексы ценнейших материалов о прогремевших на всю страну "щёкинском эксперименте" химиков комбината "Азот" и "злобинском методе" строителей г. Зеленограда.
Несомненные успехи восьмого пятилетнего плана развития народного хозяйства (1965-1970 гг.) подтверждались не только экономическими показателями, но и масштабами преобразований, осуществлённых в эти годы. Непосредственно на площадках грандиозных Всесоюзных ударных строек, таких как газопровод "Уренгой–Помары–Ужгород", Ленинградская атомная электростанция, Волжский автомобильный завод в г. Тольятти, Байкало-Амурская магистраль (БАМ), в других регионах научные сотрудники собирали подлинные свидетельства этих реальных достижений.
Однако, едва начавшись, реформы натолкнулись на яростное сопротивление партийной номенклатуры. Постепенно экономическая реформа была свернута вопреки протестам её автора - Председателя Совета министров СССР Алексея Николаевича Косыгина - авторитетнейшего государственного деятеля советской эпохи, прошедшего путь от мастера ленинградского завода до премьер-министра Советского государства. В большом комплексе материалов из его личного архива, переданных музею дочерью А.Н. Косыгина, можно найти его размышления о возможных и необходимых путях борьбы с главным тормозом советской экономики - чрезмерной централизацией хозяйственного управления и неоправданным идеологическим диктатом.
Об идеологическом догматизме и подавлении инакомыслия, развернувшемся в эти же годы, могут поведать экспонаты о "деле писателей А. Синявского и Ю. Даниэля". С подобных процессов начиналась "брежневская политическая эпоха". Затем были ввод войск в Чехословакию и реакция на это советской интеллигенции и особенно молодёжи, травля А.И. Солженицына и А.А. Галича, высылка из страны Иосифа Бродского и ссылка академика А.Д. Сахарова. Материалы об истории правозащитного и диссидентского движений, о новых формах борьбы с инакомыслием, в том числе при помощи медицины, составляют ныне важную часть собрания музея по истории советского общества и, в частности, "эпохи застоя". Но, разумеется, официально попасть в музейную коллекцию они смогли лишь в период Перестройки и последующие годы.
Не прошло мимо коллекции и такое важное событие в политической жизни страны, как принятие в 1977 году "брежневской" Конституции с её печально знаменитой 6-й статьёй, в которой узаконивалась власть КПСС. В 1970-е-1980-е годы в музей поступают материалы о деятельности студенческих научных обществ, обществ книголюбов, самодеятельных обществ защиты памятников истории и культуры и других неформальных организаций, провозвестников начавшегося процесса формирования гражданского общества.
Музей хранит свидетельства выдающихся достижений тех лет в области научной, интеллектуальной и духовной жизни. Они запечатлены в документах деятелей науки и культуры, в фотографиях, афишах, билетах, программах театров "Ленком", "Современник", Театра на Таганке, в материалах о художественных выставках и поэтических вечерах. Музейное собрание донесло до нас приметы насыщенной литературной жизни той поры - смелые публикации журнала "Новый мир", "Огонёк", обширную библиотеку "самиздатовской" и "тамиздатовской" литературы, "неформальной печати".
В середине 1970-х годов музей пополнился двумя филиалами. Одним из них стало здание бывшей Лесновско-Удельнинской подрайонной думы, где в ночь на 16 октября 1917 года на расширенном заседании ЦК РСДРП(б) было окончательно принято решение об Октябрьском вооружённом восстании в Петрограде. Другой филиал - Мемориальный музей-кабинет Ф.Э. Дзержинского в знаменитом здании на Гороховой, 2. В настоящее время оба эти филиала преобразованы: первый – в Детский музейный центр исторического воспитания (ДМЦИВ) на Болотной, 13, второй – в Музей истории политической полиции и органов государственной безопасности России XIX – XX вв. "Гороховая, 2".