В том же октябре месяце Мамантов получает в командование маневренную конную группу Добровольческой армии в составе его 4-го Донского конного корпуса и 3-го Кубанского конного корпуса генерал-лейтенанта Шкуро. В боях под Воронежем и Касторной конница понесла поражение от усиленного пехотой красной 8-й армии конного корпуса С. М. Буденного. Красные вернули себе Лиски.
Беспрерывность боев, начало зимы с ее холодами и метелями – своих рапортах в штаб армии Мамантов постоянно доносил об усталости казаков, измотанности лошадей, недостатках в снабжении, упадке духа людей. В довершение всех бед на Белый фронт обрушилась страшная эпидемия тифа. Численность 4-го корпуса белых донцов на время уменьшилась до двух тысяч шашек. Все это происходило на фоне начавшегося краха деникинского похода на Москву. В ходе этого рейда Мамантов был дважды контужен, и возвращаться назад ему пришлось не на коне верхом, а в фаэтоне.
В стане белых начались командные перестановки. 2 декабря генерал-лейтенант К. К. Мамантов отстраняется от командования группой под предлогом развала дисциплины в казачьих частях. (По ряду сведений, он сам отказался от командования.) Больше всего на этом настаивал генерал Врангель, сменивший на посту командующего Добровольческой армии генерала В. З. Май-Маевского. Он категорически заявил: «…Доколе во главе конницы будет стоять генерал Мамантов, конница будет уклоняться от боя и заниматься только грабежом…»
В ходе общего отступления Вооруженных сил Юга России 4-й Донской конный корпус возвращается в состав белой Донской армии, которой командовал генерал-лейтенант В. И. Сидорин. Мамантов вновь вступает в командование корпусом. Деникин заявил наперекор Врангелю: «Генерал Мамантов должен командовать корпусом, руководствуясь благом Родины и отметая личное самолюбие».
Наступление Красной Армии продолжалось: пали Новочеркасск и Ростов. Они находились в тылу корпуса мамантовцев, державшего оборону в районе Кутейниково – Несветайская. Были отбиты атаки красной конницы под Провальскими заводами, заняты с боем хутора Варваровский и Медвеженский, где белые захватили 6 орудий и 12 пулеметов. Попытка повернувших назад белоказаков, оставивших линию фронта, вернуть Новочеркасск закончилась неудачей. Их атаки на столицу донского казачества желаемого результата не дали. Генерал-лейтенант К. К. Мамантов лично водил полки на Новочеркасск, но безуспешно.
После отступления мамантовцев за полузамерзший Дон у станицы Аксайской наступила временная передышка в боях. В том эпизоде Гражданской войны Мамантов открыл для удара красным правый фланг обескровленной Добровольческой армии, бросая ее, по сути дела, на произвол судьбы. Несмотря на просьбу генерала А. П. Кутепова прикрыть переправу добровольцев через Дон у Ростова, он отказался это сделать, сославшись на усталость казаков и неокрепший лед на реке.
Однако отход за Дон еще не означал военного поражения Вооруженных сил Юга России. Белое командование ставит под ружье всех, кому это было под силу. 4-й Донской конный корпус получает пополнение, и его численность достигла 12 тысяч человек. В полки возвращаются даже дезертиры: их станицы и хутора по ту сторону Дона были заняты красными, которые устраивали там погромы «недобитой контры».
В начале 1920 года возобновились бои в условиях морозной зимы и продолжавшейся эпидемии тифа. Красная конница Буденного и Думенко двинулась с Дона на Кубань добивать «гидру контрреволюции». Но здесь их ждали жестокие поражения во встречных боях. Между Батайском и станицей Старочеркасской был разбит Буденный, а на Маныче у хутора Веселого – Думенко.
Последняя победа у хутора Веселого (красные потеряли более 20 орудий, много пулеметов и пленных) была одержана 4-м Донским конным корпусом и приданной ему 4-й конной дивизией донцов из 2-го корпуса. Мамантов, передавший командование генералу А. А. Павлову, был неожиданно вызван в штаб Донской армии на станцию Сосыка.
Оттуда 10 января генерал-лейтенант К. К. Мамантов выехал на поезде (в «теплушке») в Екатеринодар на заседание Верховного круга Дона, Кубани и Терека. В пути он заболел тифом. Выступив на круге, Мамантов (в зал городского театра его внесли на руках, речь прерывалась овациями) собрался вернуться на фронт, но оказался в екатеринодарском госпитале.
Супруга генерала, ухаживавшая за больным, свидетельствовала, что в ночь на 31 января госпитальный фельдшер сделал ее мужу укол с «успокоительным лекарством», после чего тот днем 1 февраля скончался. («В ту же ночь фельдшер сбежал из больницы».) Она писала: «…по вызову врача профессор Сироткин за два часа до смерти Конст(антина) Конст(антиновича) осматривал его и сказал… что ген(ерал) К. К. Мамантов был отравлен…» Были и другие данные об отравлении.
«Донская стрела» генерал-лейтенант К. К. Мамантов был похоронен в усыпальнице Екатеринодарского кафедрального собора. Все расходы на погребение взяла на себя казна Донского войска. Войсковой атаман А. П. Богаевский издал специальный приказ, в котором говорилось: