Однак виявилося, що палата громад (покинута прихильниками короля ще на початку війни) і жалюгідні залишки палати лордів прагнуть нав'язати тверду пресвітеріанську структуру всієї Англіканської церкви і розпустити по будинках солдатів Ферфакса, здебільшого індепендентів, не виплативши їм скільки-небудь задовільної винагороди за службу. Спочатку Кромвель, як член парламенту і людина, яка користувалася величезним авторитетом в армії, намагався виступити в ролі посередника між парламентом і солдатами, але в кінцевому рахунку був змушений зробити вибір, зв'язавши свою подальшу долю з армією. Він приклав чималі зусилля до того, щоб дійти згоди з королем, якого шотландці передали як бранця парламенту в лютому 1647, перш ніж їхнього війська залишили Англію. Кромвель не заперечував проти оголошення пресвітеріанської церкви державною церквою, однак наполягав на тому, щоб поза нею було дозволено існувати пуританським сектам (індепендентам). Ведучи від імені армії переговори з парламентом і королем щодо післявоєнного пристрою, Кромвель незмінно виявляв непоступливість у цьому питанні. У той же час він діяв як посередника усередині самої армії, намагаючись переконати радикалів, що бажали ввести демократичну республіку, що для настільки революційних перетворень ще не прийшов час. Його власна програма мала на увазі встановлення конституційної монархії з парламентом, що виражає інтереси середніх шарів, і церквою, що виявляє терпимість до інших віросповідань. Однак Кромвель будував плани, не приймаючи в розрахунок короля, що скористався розбіжностями супротивників і біг з полону на острів Уайт, відкіля призвав роялістів в Англії і Шотландії до нової громадянської війни, що розгорілася на початку 1648.
Друга громадянська війна: страта Карла І
Позиції парламенту й армії на той час зблизилися. Поки Ферфакс розправлявся з роялістами на південно-сході Англії, Кромвель придушив повстання в Уельсу, а потім рушив на північ, щоб битися із шотландцями. Він одержав серію перемог над переважаючими силами шотландців і роялістів у Ланкашире в серпні 1648 року (зокрема , у битві під Престогоні), що з'явилося його першим великим самостійним успіхом як полководця. Порушення королем і роялістами своїх клятв знову оживило крайні настрої в армії. Поки пресвітеріані в парламенті усе ще сподівалися дійти згоди з Карлом І, зять Кромвеля Генрі Айртон (1611-1651) очолив рух, целями якого були покарання короля і скинення монархії. 6 грудня 1648 південна армія зробила "чищення" палати громад від пресвітеріан (т.зв. Прайдова чищення) і зажадала суду над королем.
Осінь цього року Кромвель присвятив переслідуванню відступаючого ворога, поки не вступив в Единбург. Без видимих приводів він затримався на півночі, але Ферфакс нарешті відкликав його в Лондон. Справа порозумівалася сумнівами: Кромвель не знав, яку позицію йому варто зайняти по політичних питаннях. Після повернення він схвалив "чищення" і забезпечив доставку Карла І під стражів на суд. Оскільки Ферфакс відсторонився від яких би то ні було політичних рішень, Кромвель був змушений узяти всю повноту відповідальності на себе. Він розумів, що суд над королем завершиться винесенням смертного вироку. Але, один раз прийнявши рішення, Кромвель діяв нещадно, і в значній мірі саме його зусиллями судовий процес був доведений до кінця: короля присудили до страти. 30 січня на очах у безмовної юрби, що зібралася перед палацом Уайтхолл, Карл І був обезголовлений.
Ірландська і шотландська кампанії (1649-1651)
19 травня 1649 Англія була проголошена Республікою (Commonwealth). Кромвель став членом Державної ради, а потім його головою. Тим часом роялісти установили контроль над більшістю Ірландії, що вони сподівалися використовувати як базу для вторгнення в Англію. Кромвеля переконали прийняти командування експедиційною армією, що висадилася в Дубліні 15 серпня 1649, а потім направився на північ і осадив Дроєду. 10-11 вересня англійці взяли місто штурмом і перебили майже весь гарнізон, що капітулював. Пізніше Кромвель писав, що це масове убивство було "справедливим Божим судом над жалюгідними варварами". Різанина в Дроєді спонукала деякі інші гарнізони здатися. У жовтні був зломлений опір гарнізону Уексфорда, після чого масова екзекуція пройшла і тут. Під кінець року Кромвель контролював значну частину східного узбережжя Ірландії, а на початку 1650 повів армію вглиб острова, розоряти країну і винищуючи населення без розходження віку і підлоги. До того моменту, коли Кромвеля відкликали в Лондон, велика частина Ірландії була спустошена. Починаючи з 1651 року усі земельні володіння ірландців були конфісковані, їм залишили лише марну і незасвоєну область Коннахт, куди і зганяли основну частину населення, прирікаючи його на смерть від голоду й епідемій.
Неприємності Республіці обіцяла і Шотландія, де пресвітеріани прийшли до угоди з Карлом ІІ, старшим сином Карла І, і проголосили його королем. Не бажаючи вторгатися в Шотландію, генерал Ферфакс подав у відставку, і 25 червня 1650 посаду головнокомандуючого було запропоновано зайняти Кромвелю. Англійська армія перетнула шотландську границу 22 липня 1650, але спочатку не змогла домогтися скільки-небудь помітного успіху, оскільки супротивник обрав оборонну тактику. Як і під час ірландської кампанії, сухопутні війська підтримував флот, якому Кромвель надавав великого значення. Незважаючи на те що його армія була відрізана від англійських баз, 3 вересня 1650 він здобув велику перемогу при Данбарі (до сходу від Единбурга). Узимку Кромвель важко занедужав, і армія стояла без руху до літа, коли він за допомогою вдалих маневрів перехитрив шотландців. Останні зволіли не ставити під погрозу свої комунікаційні лінії, а пішли за юним Карлом ІІ в Англію, і тут при Вустері 3 вересня 1651 Кромвель їх оточив і розбив. Коли він повернувся в Лондон, його зустрічали як героя.
Встановлення протекторату (1653)
Два наступні роки ознаменувалися поновленням між парламентом, що начавшегося ще в 1647 році конфликта, і армією. В армії взяли гору радикальні настрої, вона вимагала реформи церкви і держави. Спочатку Кромвель спробував, як і колись, досягти компромісу, але зрештою став виступати від імені армії. Солдати вимагали розпуску залишку Довгого парламенту, що був названий "охвістям", і виборів нового однопалатного парламенту, здатного до реформ. Суспільство в цілому утомилося і від війни на морі, що велася проти Голландської республіки (1652-1654); хоча солдати Кромвеля не брали участь у цій війні, вони, безсумнівно, засуджували убивство братів-протестантів.
Коли були зірвані переговори про скликання нового парламенту, Кромвель 20 квітня 1653 розігнав "охвістя". Однак він не відразу узяв владу у свої руки. Замість цього індепендентським конгрегаціям було запропоновано призначити членів Пуританської асамблеї, що повинна була здійснювати функції як законодавчої, так і виконавчої влади. Цей орган представницької влади, відомий як "Малий парламент" (чи "Асамблея святих", а також "парламент Бербона"), з ентузіазмом узявся за реформи, але незабаром розколовся на консерваторів і радикалів. Боротьба між ними завершилася перемогою консервативного крила в грудні 1653, більшість членів якого передали свої повноваження Кромвелю. Державний переворот був зроблений за допомогою генерал-майора Джона Ламберта (1619-1684), другої, після Кромвеля, особи в армії. Саме Ламберт і його помічники склали т.зв. "Знаряддя керування" - нову конституцію англійської держави (прийнята 16 грудня 1653), по якій засновувалися виборний однопалатний парламент, скликуваний кожні три роки, призначувані довічно члени Державної ради і протектора-лорд-протектор як глава законодавчої і виконавчої влади. Посада лорда-протектора, не диктатора, але першого слуги Співдружності (Республіки), у яке були включені скорені Шотландія й Ірландія, зрозуміло, був запропонований Кромвелю.
Лорд-протектор: проблеми і досягнення
П'ять літ життя, що залишилися, Кромвель керував країною як лорд-протектор, іноді прибігаючи до допомоги парламенту, іноді обходячи без нього. Але, подібно королям колишніх часів, він незмінно залежав від консультацій і підтримки Державної ради (пізніше названого Таємною радою). Перша сесія парламенту протекторату (3 вересня 1654 - 22 січня 1655) була стурбована скоріше переглядом конституції, чим розробкою і прийняттям нових законів. Розбіжності між лордом-протектором і парламентом оживили надії роялістів на успіх. 22 січня 1655 Кромвель розпустив парламент, а в березні 1655 спалахнуло роялістське повстання. І хоча воно було негайно подавлене, лорд-протектор визнав за необхідне розділити країну на 10 округів, на чолі яких поставив генерал-майорів.
Тим часом Англія виявився вовлеченной у нову війну, цього разу з Іспанією (жовтень 1655), і Кромвель був змушений скликати новий парламент, щоб затвердити військові витрати. 17 вересня 1656 пройшло перше засідання другого парламенту протекторату, де Кромвель знову зштовхнувся із серйозною опозицією, особливо з боку затятих республіканців, що заперечували проти самої ідеї протекторату. У результаті парламент був підданий "чищенню", з нього були вилучені 160 членів, багато хто з який відмовилися присягнути на вірність режиму. Ті, хто залишився, в основному співробітничали з Кромвелем і Державною радою, хоча і виступали проти системи місцевого керування за допомогою генерал-майорів. Тоді ж група правознавців і цивільних лідерів запропонувала замінити військову диктатуру конституційною монархією (королем повинний був стати Кромвель) і створити державну пуританську церкву.