Государственная Дума избиралась на пять лет. Дума работала с годовыми сессиями, внутри каждой сессии устраивались, как правило, два перерыва, на Рождество и на Пасху. Каждый раз Дума созывалась и распускалась Высочайшими Указами; кроме того, Дума и сама была полномочна устраивать перерывы в своей работе. С началом Первой мировой войны регулярный характер работы Думы нарушился.
Первая сессия продолжалась с 15 ноября 1912 года по 25 июня 1913 года, состоялось 81 заседание Общего собрания Думы.
Вторая сессия продолжалась с 15 октября 1913 года по 14 июня 1914 года, состоялось 111 заседаний Общего собрания Думы.
26 июля 1914 года состоялась чрезвычайная однодневная сессия Думы, посвященная выделению военных кредитов, связанных с острым политическим кризисом, предшествовавшим началу Первой мировой войны.
Третья сессия началась 27 января 1915 года; через 2 дня, 29 января, сразу же после принятия бюджета, сессия Думы была объявлена императором закрытой.
Четвёртая сессия продолжалась с 19 июля по 3 сентября 1915 года, после чего Дума досрочно была распущена императором на каникулы, сессия затем продолжалась с 9 февраля по 20 июня 1916 года, состоялось 60 заседаний Общего собрания Думы.
Пятая сессия началась 1 ноября 1916 года. 16 декабря 1916 года Дума снова была распущена на каникулы. Досрочный роспуск Думы оказался одним из событий, повысивших общую политическую напряженность в стране перед Февральской революцией. По широко распостраненному тогда мнению, ожидалось, что правительство не разрешит Думе собраться после затянувшихся новогодних каникул и объявит о её роспуске. Однако же, 14 февраля 1917 года император объявил о продолжении занятий Думы. В разгар событий Февральской революции, 25 февраля, император снова приостановил деятельность Думы. Более Дума уже никогда не собиралась на официальные заседания.
27 февраля в ходе частного совещания членов Думы был создан Временный комитет Государственной думы, принявший участие в формировании Временного правительства, а до момента начала его работы, то есть 27 февраля — 2 марта, являвшийся самопровозглашенным правительством России. 12 мая — 19 июля 1917 года состоялось ещё 8 частных совещаний Думы, уже не имевших ни юридического, ни политического значения.
Дума была официально распущена указом Временного правительства 6 октября 1917 года в связи с назначением выборов в Всероссийское Учредительное собрание.