В ходе Одесской наступательной операции была ликвидирована западная группировка деникинских войск, угрожавшая левому крылу наступавшего Юго-Западного фронта. Белые потеряли в общих цифрах 13 тысяч пленными, 342 орудия, 560 пулеметов. Были освобождены южные портовые города Одесса, Николаев и Херсон.
За Одессу и Тирасполь Григорий Иванович награду получил уже после Гражданской войны. Приказ Реввоенсовета Республики № 204 от 18 июня 1921 года о награждении бывшего командира полка красной кавалерии Г. И. Котовского орденом Красного Знамени гласил:
«Утверждается присуждение на основании приказов РВС 1919 г. за № 511 и 2322 Реввоенсовета 14-й армии ордена Красного Знамени бывшему командиру кавполка 45-й стрелковой дивизии тов. Котовскому Григорию Ивановичу за то, что, командуя кавчастями 45-й стрелковой дивизии во время Одесской операции 14-й армии в феврале месяце 1920 г. и лично руководя действиями этих частей, он много способствовал блестящему успеху операции. Разгромив двенадцатитысячный отряд белогвардейцев, тов. Котовский занял гор. Тирасполь, захватив у неприятеля 23 бронепоезда. По занятии нами Одессы и при начавшемся отступлении противника от названного города тов. Котовский во главе своих конных частей энергично преследовал отступавших белогвардейцев и нанес им громадный урон, причем захватил много орудий и пулеметов».
23 мая 1920 года Реввоенсовет Южного фронта за подписью его командующего А. И. Егорова разослал в войска директиву о начале в день 27 мая наступления на белополяков по всей линии фронта. Главный удар наносила только-только прибывшая в окрестности города Умани 1-я конная армия С. М. Буденного. Ее удар на фастовском направлении поддерживала группа войск под командованием И. Э. Якира в составе 44-й и 45-й стрелковых дивизий, кавалерийской бригады Г. И. Котовского и 3-го отряда кораблей Днепровской военной флотилии.
Наступление развивалось успешно. Под угрозой окружения польские войска оставляют город и отходят на запад. Котовцы не выходили из боя, совершая марш-броски, прорываясь во вражеский тыл и заставляя белополяков отступать еще дальше.
С 14 июня 1920 года кавалерийская бригада Г. И. Котовского и 45-я стрелковая дивизия перешли в подчинение Реввоенсовету 1-й конной армии. Была форсирована река Сбруч. Григорию Ивановичу в те дни везло. Так, спешив полки, он почти без потерь неожиданной для врага атакой захватил город Изяславль. После этого успеха он с бригадой три дня «гулял» по тылам 2-й армии белополяков.
Успехи Отдельной кавалерийской бригады Котовского помогли 1-й конной армии С. М. Буденного взять города Ровно и Острог. Но отсутствие сплошной линии фронта позволило польскому командованию нанести контрудар. Завязались тяжелые бои, особенно упорными они были на берегах реки Иквы.
Григорий Иванович получил приказать выбить неприятеля из села Горинки, захваченного белополяками (до 700 штыков, 8-орудийная батарея, пулеметы). В ходе боя комбригу пришлось на коне с шашкой наголо вести в атаку своих бойцов. Залегший было на поле гречихи спешенный полк красных конников поднялся и вновь пошел в атаку. Близким разрывом снаряда Котовского вместе с лошадью бросило на землю.
На лечение его отправили в Одессу. Там он встретил окончение Советско-польской войны 1920 года. Но Гражданская война на Юге продолжалась. Оставались еще в больших силах петлюровцы, вместе с которыми были белополяки и остатких белых войск Деникина, волей судьбы оказавшиеся на территории Польши. Потив них и повел свою Отдельную бригаду выздоровевший Г. И. Котовский.
У бойцов его бригады были громкие победы. 10 ноября, форсировав реку Мурашку, красные конники совместно со 134-й стрековой бригадой разбили одну из лучших дивизий армии Петлюры, которой командовал Удовиченко. Она до того с гордостью именовалась «железной». В тот день петлюровская «гвардия» перестала существовать.
Затем поражение было нанесено отступающей коннице Тютюнника, белоказачьей дивизии есаула Яковлева. На поле боя было собрано 40 возов брошенного оружия. Под городом Волочиском котовцы настигают отступающих петлюровцев, перекрывают им спасительный путь в близкую Галицию, отрезают их от моста, сбрасывают на речной лед пограничной реки Збруч и «буквально из рук вырывают переправляемые на польский берег орудия, эшелоны и материальную часть».
В ходе тех боев с петлюровцами котовцам пришлось столкнуться с офицерской частью уже бывшей белой армии. Это было во врямя налета красной конницы на город Проскуров. Тогда командир 2-го кавполка кавалерийской бригады Котовского Н. Н. Криворучко вспоминал:
«17 ноября из Михалполя кавбригада двинулась на Проскуров. По дороге разведка донесла, что в Казимировке, слева от нас, сгруппировалась какая-то странная пехота: английское обмундирование, французские плащи внакидку, на рукавах и на тульях фуражек – белые кресты.
