Пока Красная армия сдерживала натиск поляков на Украину и готовилась к походу на Варшаву, член Польревкома Дзержинский был занят не менее важным делом — ЦК поручило ему изловить Махно. С мая Дзержинский формирует на Украине систему войск внутренней охраны (ВОХР) ВЧК. По дороге на польский фронт в районе действий Махно пришлось задержаться 1-й конной армии. Махно дерзко занял Гуляй-поле, словно поджидая там красных. Но 11 июля 1920 г. армия Махно начала рейд за пределы своего района, в ходе которого прошла сотни километров и взяла города Изюм, Зеньков, Миргород. Старо-бельск, Миллерово.
Одновременно с польским наступлением активизировала свои действия Русская армия П. Врангеля, которая вырвалась из Крыма и в сентябре 1920 г. заняла Александровск, Никополь на правом берегу Днепра, подошла к Юзовке в Донбассе. Однако красные удержали каховский плацдарм на левобережье.
Перед лицом нового наступления белых, большевики и махновцы согласились на передышку в их взаимной жестокой войне. 1 октября, после предварительного соглашения о прекращении военных действий с красными. Махно в обращении к действующим на Украине повстанцам призвал их прекратить боевые действия против большевиков: «оставаясь безучастными зрителями, украинские повстанцы помогли бы воцарению на Украине либо исторического врага — польского пана, либо опять царской власти, возглавляемой германским бароном». 2 октября было подписано соглашение между правительством Советской Украины и Советом махновцев. В соответствии с соглашением между махновцами и красной армией прекращались военные действия, на Украине объявлялась амнистия анархистам и махновцам, они получали право на пропаганду своих идей без призывов к насильственному свержению советского правительства, на участие в Советах и в выборах на V съезд Советов Украины, намеченных на декабрь. Стороны взаимно обязались не принимать дезертиров. Махновская армия переходила в оперативное подчинение советскому командованию с условием, что «сохраняет внутри себя установленный ранее распорядок».
26-27 октября красные и махновцы перешли в наступление, 1-я конная армия, переправившись у Каховки, нанесла удар во фланг и тыл Русской армии, остатки которой откатились в Крым. Махно, который был серьезно ранен еще в августе 1920 г., остаться в Гуляй-поле, а лучшие силы махновцев под командованием С. Каретникова двинулись в сторону Крыма.
Белые надеялись удержаться на укреплениях Перекопского перешейка. но не смогли выдержать внезапного удара красных и махновцев со стороны Сиваша. Они не думали, что значительные силы противника смогут пройти через это ледяное болото. После ожесточенных боев на Литовском полуострове, на Перекопе и под Юшунью 8-11 ноября оборона Врангеля рухнула. Остатки Русской армии 14 ноября покинули Крым, и 15 ноября Красная армия вошла в Севастополь. В Крыму развернулся террор против сторонников белого движения, которые не успели эвакуироваться.
После победы над белыми 26 ноября 1920 г. красные внезапно напали на махновцев. Однако Махно сумел уйти из-под удара в Гуляй-поле. Войскам М. Фрунзе, опираясь на многократный перевес в силах, удалось окружить Махно в Андреевке, но 16 декабря Махно прорвался на оперативный простор. Однако ему пришлось уйти на Правобережье Днепра, где у махновцев не было достаточной поддержки населения, и где большим влиянием пользовались петлюровцы. В ходе тяжелых боев в январе-феврале 1921 г. махновцы прорвались в родные места.
Весной 1921 г. на Украине партизанило около 160 отрядов самой разной направленности от петлюровцев до анархистов общей численностью около 40 тысяч бойцов. За исключением армии Махно, они насчитывали от нескольких десятков до тысячи человек.
В мае 1921 г. Махно двинулся в новый рейд на север. К этому времени силы махновцев были распылены, и Махно смог сосредоточить для действий на Полтавщине лишь 1300 бойцов. В конце июня — начале июля М. Фрунзе нанес махновской ударной группе чувствительное поражение в районе рек Сула и Псел. После объявления новой экономической политики (НЭП) ослабевала поддержка повстанцев со стороны крестьян. Махно с небольшим отрядом прорвался через всю Украину к румынской границе и 28 августа 1921 г. переправился через Днестр в Бессарабию.
К осени 1921 г. было разгромлено большинство других повстанческих отрядов. Последней попыткой разжечь гражданскую войну на Украине стал «второй зимний поход» петлюровцев во главе с Ю. Тютюнником. Три колонны вторглись на территорию Советской Украины из Польши и Румынии 19 октября — 4 ноября. Тютюнник ворвался в Коростень, но был тут же выбит оттуда 17 ноября, после чего полностью разгромлен Г. Котовским и бежал назад в Польшу.
