Повстанческое войско, быстро разраставшееся, ускользало от карательных отрядов, опережало их. Ужо 23 июля оно заняло Алатырь, еще через четыре дня — Саранск. В Саранске на суд к Пугачеву крепостные крестьяне в течение трех дней приводили своих помещиков — более трехсот дворян по его приговорам были повешены. То же происходило и в других местах.

1 августа Пугачев уже был в Пензе, 6 августа — в Саратове. Занимая по пути города, повстанцы освобождали из тюрем колодников, раздавали бедному населению казенные соль, муку и деньги, овладевали оружием и припасами. Повстанческие отряды, которые нередко насчитывали по несколько тысяч человек, оказывали помощь главному войску, захватывали города и селения, задерживали правительственные войска. Так, города Инсар и Троицк занял отряд крестьянина Евстафьева, который, между прочим, тоже называл себя Петром III. Повстанцы появляются в Воронежской и Московской губерниях. Власти объявляют на осадном положении Рязань и Тамбов. Дворяне в ужасе бегут в Москву, многие погибают от рук повстанцев или попадают к ним в плен.

Действовавшие разрозненно, самостоятельно, эти отряды быстро терпят поражение. Так, с 1 августа по 6 сентября каратели разбили несколько десятков отрядов, причем было убито до 10000 повстанцев, взято более 70 орудий, пленено 9000 чел., освобождено около 13000 дворян.

11 августа повстанческое войско заняло Камышин, а по выходе из него вступило в северо-восточные пределы Войска Донского. К нему присоединялись волжские казаки.

17 августа Пугачев вступил в Дубовку, где в его войско влилось еще 3000 калмыков. А еще через день он одержал победу на реке Мечетной, на полпути к Царицыну, над войском, посланным из этого города. В плен попал Кутейников, а его полк из донских казаков (1100 чел.) полностью встал в ряды восставших. Эти и другие донцы, присоединившиеся позднее, с одной стороны, усилили войско Пугачева, но, с другой — сильно повредили ему: они воспринимали его не как «Петра III», «царя-батюшку», а как своего брата-казака. И это очень повлияло на остальных повстанцев, у которых, по словам И. Творогова, «руки у всех опустились и не знали, за что приняться»; таково было обаяние и огромное значение в глазах повстанцев имени «доброго» царя, которое являлось знаменем восстания. К тому же они сомневались в своих силах и возможностях — со всех сторон против них спешили войска, Михельсон преследовал их по пятам.

Утром 21 августа армия Пугачева начала осаду Царицына. Но, получив известие о приближении корпуса Михельсона, предводитель отвел ее от города. Через четыре дня, 25 августа, повстанцы потерпели окончательное поражение у Сальникова завода к юго-востоку от Царицына. Их войско перестало существовать — 2000 было убито, 6000 попало в плен. Пугачев с небольшой группой переправился на левый берег Волги и направился в те места, где около года тому назад возглавил народную борьбу. Но несколько яицких казаков-изменников, составивших заговор против него, схватили Пугачева и выдали властям, спасая свою жизнь.

Допросы и пытки Пугачева и его сподвижников продолжались в течение двух месяцев — в ноябре и декабре. 10 января 1775 г. в Москве казнили Е. И. Пугачева, А. Перфильева, М. Шигаева, Т. Подурова, В. Торнова. Под страхом жесточайших наказаний власти запретили упоминать даже имя Пугачева, чтобы вытравить из народного сознания память о нем и том деле, за которое он сложил свою голову Река Яик была переименована в Урал, а Яицкое казачество стало именоваться уральским.

Граф Петр Панин в циркуляре от 25 августа 1774 года приказал в тех городах и селениях, жители которых принимали участие в крестьянской войне, всех поддавшихся «мятежу» и в первую очередь руководителей отрядов «казнить смертью отрублением сперва руки и ноги, а потом головы и тела класть на колесы у проезжих дорог…».