20 сентября 1919 белые заняли Курск. 21 и 26 сентября пленум ЦК партии принял ряд решений об улучшении организации борьбы с Деникиным. 27 сентября 9-я и 10-я армии были выделены в Юго-Восточном фронт (командующий В. И. Шорин), которому 14 октября была подчинена 11-я армия. В состав Южного фронта вошли 8-я, 13-я, 14-я и с 16 октября 12-я армии. На фронт было направлено большое количество партийных работников и лучшие представители комсостава. В район западнее Орла перебрасывались Латышские и Эстонские дивизии и др. соединения. Район Москва — Витебск — р. Днепр — Чернигов — Воронеж — Тамбов — Шацк был объявлен на военном положении. В партийных организациях были проведены мобилизации, давшие фронту 30 тыс. чел. Для пополнения рядов партии по всей стране и на фронтах была проведена партийная неделя, во время которой в партию вступило около 200 тыс. новых членов из рабочих и крестьян. Решения ЦК партии подготовили условия для коренного перелома на Южном фронте.
Некоторое время белые ещё имели успех. Тесня войска 13-й и 14-й армий, они 13 октября овладели Орлом, Донская армия 6 октября захватила Воронеж. По указанию В. И. Ленина 7 октября Южный фронт был усилен конным корпусом С. М. Буденного; северо-западнее Орла была сосредоточена ударная группа под командованием А. А. Мартусевича, уже 11 октября начавшая активные действия. 12 октября 8-я армия и корпус Буденного начали наступление на Воронеж, а 14—16 октября советские войска перешли в наступление под Орлом (см. Воронежско-Касторненская операция 1919 и Орловско-Кромская операция 1919).
В это время снова обострилось положение под Петроградом. Северо-западная армия генерала Юденича 28 сентября прорвала фронт 7-й армии и к 16 октября овладев Гатчиной и Красным Селом, подошла к окраинам Петрограда. 15 октября Политбюро ЦК партии дало указание планировать все военные действия "...лишь под углом зрения безопасности Московского — Тульского района в первую очередь, Петрограда во вторую очередь" ("КПСС о Вооружённых Силах Советского Союза". Сборник документов, 1958, с. 138). Руководство выполнением постановления Политбюро ЦК партии было возложено на комиссию во главе с Лениным, 7-й армии были срочно отправлены подкрепления; 21 октября армия перешла в контрнаступление из района Колпино и отбросила противника. В наступление включилась 15-я армия, и в декабре разбитая армия Юденича была отброшена на территорию Эстонии, где была разоружена эстонскими войсками. 5 декабря в Тарту возобновились мирные переговоры с Эстонией.
На Южном и Юго-Восточном фронтах к 20 октября было достигнуто превосходство над врагом в силах (в 1,5 раза, а на центральном участке Южного фронта — в 2 раза). В обеспечении этого превосходства огромную роль сыграли усилия советской промышленности. С предельным напряжением работали на оборону Обуховский, Ижорский и Путиловский заводы в Петрограде, оружейные заводы в Туле, Ижевске и Воткинске, орудийный завод в Перми, патронный завод в Симбирске и многие предприятия Москвы, Иванова, Нижнего Новгорода и др. Всего в 1919 армия получила от оборонной промышленности (включая ремонт) свыше 1 млн. винтовок, свыше 6 тыс. пулемётов, 540 орудий, 357 млн. патронов, 184 тыс. снарядов.
Используя достигнутое превосходство, армии Южного фронта во 2-й половине октября нанесли тяжёлое поражение войскам генерала Деникина под Орлом, Кромами и Воронежем. 20 октября был освобожден Орёл, 24 октября — Воронеж, 15 ноября — Касторная, 17 ноября — Курск. На Юго-Восточном фронте 9-я армия, усиленная конным корпусом Б. М. Думенко и кавалерийской группой М. В. Блинова, 12 ноября освободила Новохопёрск, ликвидировав разрыв между фронтами. Политбюро ЦК 14 ноября 1919 дало указание РВС Республики о необходимости продвижения на Харьков и Донбасс.
9 декабря 1-я Конная армия (созданная 17 ноября 1919 на базе корпуса Буденного), усиленная двумя стрелковыми дивизиями, разбила сильную сводную конную группу белых в районе Валуйки. В ходе Харьковской операции 1919 и Донбасской операции 1919 советские войска Южного фронта нанесли белым армиям новое тяжёлое поражение. Во 2-й половине ноября перешли в наступление армии Юго-Восточного фронта, нанося главный удар 9-й армией и конной группой на Новочеркасск. Остатки Добровольческой армии отходили к Ростову, где были сведены в корпус. В Ростово-Новочеркасской операции 1920 войска Южного и Юго-Восточного фронтов разбили белогвардейские войска, освободили Мариуполь (4 января), Новочеркасск (7 января) и Ростов (10 января). Войска левого крыла Юго-Восточного фронта 3 января овладели Царицыном и развернули наступление на Тихорецкую и от Астрахани на Кизляр. На Украине успешно наступали 12-я, 13-я и 14-я армии; 16 декабря был освобожден Киев.
В январе 1920 Юго-Восточный фронт, усиленный 1-й Конной и 8-й армиями, был переименован в Кавказский (командующий В. И. Шорин, с 24 января по 24 апреля 1920 — М. Н. Тухачевский, с 15 мая 1920 по 29 мая 1921 — В. М. Гиттис), а Южный фронт — в Юго-Западный (командующий А. И. Егоров), который в феврале завершил освобождение Правобережной Украины, выйдя на рубеж Коростень, Шепетовка, Проскуров, р. Днестр. 7 февраля была занята Одесса. Командование Юго-Западным фронтом и Главком недооценили крымское направление. Попытки 13-й армии в январе, а затем в марте — апреле овладеть Крымом окончились неудачей, т. к. силы оказались недостаточными. Деникинские войска попытались закрепиться на рр. Маныч и Нижний Дон, но в феврале — марте в Егорлыкской операции 1920 войска Кавказского фронта нанесли им решающее поражение. 27 марта советские войска вступили в Новороссийск, откуда накануне эвакуировались в Крым остатки главных сил Деникина (35—40 тыс.). 29 апреля в районе Сочи сдались в плен остатки Кубанской армии. В апреле 10-я и 11-я армии освободили Терскую обл., а 11-я армия при содействии партизан освободила Дагестан. 27 апреля в Баку началось восстание рабочих. Ревком Азербайджана обратился к Советскому правительству с просьбой о вооруженной помощи. В ходе Бакинской операции 1920 войска 11-й армии вступили в Баку (28—30 апреля) и помогли трудящимся Азербайджана свергнуть мусаватское правительство и восстановить Советскую власть. В мае в Энзелийской операции 1920 Каспийская флотилия взяла в плен флотилию белых.
В начале 1920 была завершена борьба в Сибири и на Севере. 15 октября 1919 3-я и 5-я советской армии перешли в наступление с рубежа р. Тобол, 14 ноября освободили Омск, 14 декабря — Новониколаевск и 7 января 1920 — Красноярск, где было захвачено около 20 тыс. пленных. 4 января Колчак отказался от звания "верховного правителя", передав власть на Дальнем Востоке сибирскому казачьему атаману Г. М. Семенову, и перешёл под покровительство Чехословацкого корпуса, соблюдавшего теперь "нейтралитет". Командование корпуса, не желая обострять отношений с советскими войсками и партизанами, арестовало Колчака и передало его Иркутскому ревкому, взявшему власть до прихода Красной Армии. 7 февраля по постановлению ревкома Колчак и его председатель совета министров В. Н. Пепеляев были расстреляны. 5 марта части Красной Армии вступили в Иркутск. Ввиду того, что дальнейшее наступление на В. могло привести к войне с Японией, Советское правительство приостановило продвижение Красной Армии. На территории Дальнего Востока от Байкала до Тихого океана была образована Дальневосточная республика (ДВР) со столицей в Верхнеудинске (ныне Улан-Удэ).
На Севере к октябрю 1919 были эвакуированы все войска Антанты. В феврале 1920 6-я армия перешла в наступление, 21 февраля освободила Архангельск и 13 марта Мурманск.
На Туркестанском фронте советские войска в августе 1919 разгромили в районе Орска и Актюбинска Южную армейскую группу генерала Белова и 13 сентября соединились с войсками Туркестанской советской республики. В ноябре 1919 — январе 1920 были разбиты уральские белоказаки, заняты Лбищенск и Гурьев. Часть уральских белоказаков пыталась укрыться в Хивинском ханстве, но 20 января советские войска совместно с повстанцами заняли Хиву. 27 апреля была провозглашена Хорезмская народная советская республика. 6 февраля после тяжёлого похода был занят Красноводск и ликвидирован Закаспийский фронт. В апреле была разгромлена семиреченская группа белых, остатки белогвардейских войск бежали в Китай.
Борьба с белогвардейскими армиями Колчака, Деникина и Юденича была наиболее длительным и тяжёлым периодом Гражданской войны. В этой борьбе Красная Армия сложилась как регулярная вооруженная сила. Основным источником победы было то, что благодаря правильному руководству Коммунистической партии во главе с В. И. Лениным сложился крепкий военно-политический союз рабочего класса и крестьянства. "И если что решило исход борьбы с Колчаком и Деникиным в нашу пользу, несмотря на то, что Колчака и Деникина поддерживали великие державы, так это то, что в конце концов и крестьяне, и трудовое казачество, которые долгое время оставались потусторонниками, теперь перешли на сторону рабочих и крестьян, и только это в последнем счете решило войну и дало нам победу" (Ленин В. И., Полн. собр. соч., 5 изд., т. 40, с. 183). Помещичье-буржуазная контрреволюция не имела в стране своей массовой социальной базы. Она опиралась на иностранных империалистов и мелкобуржуазную контрреволюцию. Колебания крестьянства на Урале и в Сибири зимой 1918—19, на Украине и Дону весной и летом 1919 были основной причиной кратковременных успехов Колчака и Деникина. Новый поворот крестьянства на поддержку Советской власти после уроков колчаковщины и деникинщины явился той базой, на основе которой был завершен разгром всех белогвардейских армий.
Борьба против интервенции буржуазно-помещичьей Польши и разгром белогвардейской армии Врангеля (апрель — ноябрь 1920).
К весне 1920 внутри страны уже не было сил, способных на новую массовую вооруженную борьбу против Советской власти. В воюющих странах усилилось революционное движение, в большинстве европейских стран складывались коммунистические партии, организационно и идейно окреп 3-й Интернационал. В Германии создалась революционная ситуация. Резко обострились противоречия внутри Антанты. Стремление Франции к гегемонии в Европе вызвало решительное противодействие Великобритании. На В. обострились противоречия между Японией и США. Отношение стран Антанты к вопросам борьбы с Советской республикой изменилось. Великобритания склонялась к прекращению вооруженной борьбы, стремясь ослабить Советскую республику закреплением своего влияния в странах Прибалтики, в Крыму и Закавказье. Франция хотела усилить Польшу и восстановить буржуазно-помещичью Россию как своего потенциального союзника против Германии. Польша стремилась захватить всю Белоруссию, Правобережную Украину, Литву и установить своё господство в Прибалтике и на Левобережной Украине. В борьбе с Советской Россией интересы правительств Франции и Польши совпадали, и польское правительство при активной поддержке и материальной помощи Франции начало подготовку к новому нападению на Советскую Россию.