У Рубёжного форпоста был собран круг, на котором войсковым походным атаманом был выбран Андрей Овчинников, полковником — Дмитрий Лысов, Андрей Витошнов получил звание есаула, Тимофей Мясников возглавил личную гвардейскую сотню Пугачёва. Как признавался на допросах сам Пугачёв, он мало управлял с этого момента своей армией, так как не знал ни местности, ни людей. Казаки сами вели переговоры на форпостах, станицах и хуторах, уговаривая товарищей присоединяться.
Выслав 20 сентября в Илецкий городок Овчинникова, на следующий день Пугачёв беспрепятственно въехал в него, приняв в войско илецкий казачий полк во главе с Иваном Твороговым. Взятие крепостей Яицкой линии — Россыпной, Нижнеозерной, Татищевой, Чернореченской, проходило по похожему сценарию, казаки переходили к Пугачёву, офицеры дрались до последнего, оставшихся в живых ждала виселица. После взятия Татищевой Пугачёву приглянулась дочь коменданта Елагина — Татьяна Харлова, вдова повешенного днём ранее коменданта Нижнеозёрной крепости З. И. Харлова. Он приказал отвести её в свою коляску, с ней оставили малолетнего брата.
Казаки, ревностно следившие за личными симпатиями Пугачёва, не допускали, чтобы при нём мог появиться кто-либо, влиявший на принятие решений. 3 ноября, воспользовавшись отлучкой Пугачёва, они застрелили Харлову с братом Николаем. Позднее так же самовольно они расправились с несколькими пленёнными офицерами, помилованными Пугачёвым и оставленными служить ему лично.
Карта боевых действий Крестьянской войны
После взятия Чернореченской крепости Пугачёв был торжественно встречен в татарской Сеитовой слободе и Сакмарском городке, в котором несли службу откомандированные яицкие казаки. В Сеитовой слободе был составлен указ к мишарям и башкирам с призывом присоединяться к армии «государя», взамен обещалось владение лесами и реками, порохом и солью. Началось активное присоединение к восстанию башкир, татар, калмыков. 5 октября 1773 года Пугачёв подошёл к Оренбургу, часть оренбургских казаков — жителей Бердской слободы и Форштадта (казачьего пригорода Оренбурга) также влились в армию восставших. Началась осада, продлившаяся в итоге до середины марта 1774 года. Поспешно укрепив валы крепости, расширив и углубив ров, губернатор Рейнсдорп с офицерами, после нескольких вылазок, успешно отбитых пугачёвцами, приняли решение держать осаду. Одной из главных причин была боязнь перехода казаков и солдат к мятежникам.
После наступления холодов армия восставших перенесла лагерь в Бердскую слободу в нескольких верстах от Оренбурга. В шестиоконном доме казака Ситникова оборудовали царский дворец — «Золотую палату», стены внутри которой были обклеены золотой фольгой, именно он изображён на перовском «Суде Пугачёва». В течение всей осады Оренбурга в бердском лагере Пугачёв активно принимает участие в военном обучении и боевых действиях. Яицкие казаки признавали позднее, что он «…лучше всех знал, как в порядке артиллерию содержать», «… пушки и прочие орудия большею частию наводил сам», «…знал он, как палить из пушек, из других орудий, и указывал всегда сам канонирам» (из протоколов допросов И. Почиталина, Т. Подурова, М. Шигаева), сказывался значительный военный опыт.
«Пугачёвская пушка» на самодельном лафете (34-мм калибр, бронза, вес 51 кг)
В конце января 1774 года Пугачёв прибыл лично возглавить штурм городовой крепости Яицкого городка, где заперся правительственный гарнизон с оставшимися верными правительству казаками. К этому времени атаман Толкачёв, собрав на нижнем Яике людей и оружие, занял Яицкий городок, позднее к нему присоединился Овчинников, взявший перед этим Гурьев. Казаки, желая крепче привязать «царя» к войску, уговорили его выбрать себе жену из яицких девушек. Пугачёв после нескольких отнекиваний согласился. Заслали сватов — любимца Ивана Почиталина и атамана Михаила Толкачёва с женой, к приглянувшейся Пугачёву 17-летней Устинье Кузнецовой, дочери отставного казака Петра Кузнецова, участника восстания 1772 года. 1 февраля в Петропавловской церкви Яицкого городка состоялась царская свадьба, после чего Устинья была посвящена в сан «императрицы». Молодых поселили в доме бывшего атамана А. Н. Бородина. Священники, проведшие торжественную церковную службу венчания после подавления восстания были отстранены за это от должностей и лишены сана.
Узнав о проведённой во время его отсутствия вылазке оренбургского гарнизона, успешно отбитой основной армией восставших под командованием Шигаева, Подурова и Хлопуши, Пугачёв ненадолго возвращается в Бердскую слободу, поручив приготовить за это время подкоп под Михайло-Архангельский собор, где осаждённый правительственный гарнизон хранил порох.
В середине февраля он вновь вернулся в Яицкий городок, был проведён большой войсковой круг, на котором были выбраны войсковой атаман — Никита Каргин, и старшины — Перфильев и Фофанов. 19 февраля был проведён взрыв мины, заложенной с помощью подкопа. Взрыв полностью разрушил колокольню Михайловского собора, но заранее предупреждённые о подкопе, защитники крепости успели вынести пороховой запас и, несмотря на гибель 42 человек и ранение коменданта Симонова, защитники ретраншемента под командованием капитана Андрей Прохоровича Крылова (отца будущего баснописца) сумели отбить нападение восставших.
В марте, приехав в Берды после очередного неудачного приступа Михайло-Архангельского собора в Яицком городке, Пугачёв выслушал жалобы крестьян окрестных деревень на атамана Д.Лысова, который грабил их со своими казаками. Начав порицать его, Пугачёв пригрозил казнью. В ответ Лысов ткнул Пугачёва в бок пикой и убил бы, если бы не кольчуга, бывшая под верхней одеждой. Подоспевший Почиталин спас Пугачёва от следующих ударов. Несмотря на заступничество Шигаева за старого друга, на коленях умолявшего о помиловании, Дмитрия Лысова повесили в Бердской слободе.
С приходом к командованию правительственными войсками А. Бибикова, пугачёвцы стали терпеть поражения, отдавая одну за одной взятые крепости на пограничных линиях. Продвигаясь в сторону осаждённого Оренбурга двумя колоннами под командованием генералов Мансурова и Голицына, они вынудили Пугачёва снять осаду со столицы края. 22 марта состоялось сражение у крепости Татищевой, наспех восстановленной восставшими. Несмотря на ожесточенность боя, вскоре стало ясно, что правительственная сторона одерживает верх. Пугачёв с сотней личной гвардии под командованием Тимофея Мясникова покинули крепость, защищать которую, прикрывая отход Пугачёва, остался походный атаман яицких казаков Андрей Овчинников.
Вернувшись в бердинский лагерь, Пугачёв с казацкими полковниками решили пробиваться к Яицкому городку. Опасаясь нового боя, пугачёвцы метались в поиске неприкрытых правительственными войсками дорог, но, натолкнувшись вблизи Переволоцкой крепости на неприятельские разъезды, повернули на восток. В итоге 1 апреля пришлось держать ещё один бой с основными силами генерала Голицына у Сакмарского городка, потерпев ещё одно разгромное поражение.
С горсткой казаков из личной сотни и башкир Пугачёв отошёл к селу Ташла, затем за излучину реки Белой, прибыв сначала на Воскресенский завод, а затем на Белорецкий завод, где пробыл до 1 мая 1774 года. Причиной, по которой он получил передышку в целый месяц, послужила смерть командующего Бибикова, вызвавшая интриги среди генералов — генерал Голицын был недоволен назначением на этот пост генерала Щербатова. В результате разбитые и рассеянные по степи отряды восставших постепенно собрались на нижнем Урале, 5-6 мая восставшие штурмуют Магнитную крепость, во время штурма Пугачёв ранен в правую руку.
После успешного штурма, в Магнитную прибывают крупные отряды яицких казаков под командованием Овчинникова, а также уральских крестьян и горнозаводских рабочих под командованием Белобородова и Максимова.
После взятия Магнитной крепости Пугачёв повёл свое войско, постепенно пополняя его заводскими крестьянами, на северо-восток, взяв крепости Карагайскую, Петропавловскую и Степную, 20 мая успехом завершился штурм Троицкой крепости. Но следующим утром спавший лагерь Пугачёва атаковали правительственные войска генерала И. А. Деколонга, в результате большая часть восставших были разбиты, пленены или рассеяны, а Пугачёву вновь пришлось бежать лишь с ограниченным числом казаков на запад в сторону Челябы. Положение улучшилось, когда к казакам присоединились основные силы восставших башкир под командованием Салавата Юлаева, в результате чего в боях 3 и 5 июня настигнувшему Пугачёва Михельсону не удалось добиться заметного успеха.
10 июня Пугачёв вступил в Красноуфимск, затем, попытался взять Кунгур, но встретив ожесточённое сопротивление, повернул на запад, где после трёхдневного боя взял городок Оса.
После взятия Осы войско Пугачёва перебралось на правый берег Камы, 22 июня взяв Рождественский завод, 24 июня — Воткинский завод, 27 июня — Ижевский завод.
«Пугачёв в Казани творит суд», почтовая карточка 1931 года, издание Музея Революции Союза ССР.
Взяв предместья и основную часть Казани, 12 июля Пугачёв освободил из тюремных камер Казанской секретной комиссии 415 человек — пленных восставших, членов их семей, среди них он обнаружил и свою семью — первую жену Софью с тремя детьми, Трофимом, Аграфеной и Христиной. Семья Е. И. Пугачёва была доставлена в Казань 17 марта 1774 года, где находилась под надзором секретной комиссии и содержалась в тюремном помещении комиссии. Вплоть до пленения под Чёрным Яром, семья Пугачёва оставалась с войском, жили в отдельной палатке, а на вопрос своих соратников Пугачёв сказал, что «ето-де друга моего Емельяна Иваныча, донскова казака, жена, он-де за мое имя засечен кнутом». Был среди освобождённых и игумен Филарет, которого держали под подозрением, что именно он подал Пугачёву мысль принять имя Петра III.