В начале апреля 1918 года Махно создал партизанский отряд, успешно воевавший как против австро-германских оккупантов, так и против полиции гетмана Скоропадского – державной варты. Он успел также поучаствовать в конференции анархистов в еще советском Таганроге в конце апреля 1918 года, а затем отправился по маршруту Ростов-на-Дону – Саратов – Тамбов – Москва. В советской столице он встретился со старым другом Аршиновым, а также с Петром Кропоткиным, Львом Черным, Иудой Гроссманом, Алексеем Боровым и другими вождями и теоретиками анархистов, а также с Лениным, Свердловым, Троцким и Зиновьевым. Помощь большевиков, особенно оружием и боеприпасами, требовалась Махно для борьбы с австро-германскими войсками и с гетманом. Махно присутствовал на заседаниях Всероссийского съезда профсоюза текстильщиков, в июне участвовал в работе Московской конференции анархистов, которые в тот момент на Украине выступали союзниками большевиков. 29 июня 1918 года он покинул Москву для организации вооруженной борьбы на Украине против немцев, австро-венгров и гетманцев. 21 июля 1918 года с паспортом на имя И.Я. Шепеля прибыл в Гуляйполе. Подпольно организовал небольшой партизанский отряд, вскоре соединившийся с партизанским отрядом Федора Щуся. Ряд успешных нападений на вражеские гарнизоны укрепили славу Махно как удачливого атамана. Вокруг Махно объединялись другие отряды самой разной политической ориентации или вообще без таковой. В октябре 1918 года Нестор Иванович стал предводителем повстанческого движения в Екатеринославской губернии. Начальник штаба Махно Виктор Белаш вспоминал, как однажды Махно спас свой отряд из окружения: «Нас было тридцать шесть человек, и, находясь в центре леса, мы не знали, как выйти из кольца в поле. Что делать? Оставаться тут или поставить карту на прорыв? Мы колебались.
Щусь, сторонник умереть в лесу, пал духом. Противоположность ему был Махно. Он выступил с речью и призвал щусевцев последовать за гуляйпольцами, которые были сторонниками прорыва. Щусевцы поддались его влиянию и заявили:
– Отныне будь нашим батьком, веди, куда знаешь. И Махно начал готовить прорыв…»
Махновцы действовали по принципу: ударил – убежал. Нередко его хлопцы переодевались в мундиры державной варты. После капитуляции Центральных держав Махно 27 ноября 1918 года занял Гуляйполе, объявил село столицей своего войска, ввел в нем осадное положение и создал и возглавил Гуляйпольский революционный штаб. После свержения Скоропадского и захвата власти в Киеве Директорией УНР Нестор принял предложение Екатеринославского комитета КП(б) У о совместных военных действиях против Директории и 27–29 декабря 1918 года вместе с красногвардейцами занял Екатеринослав. 30 декабря Махно – главнокомандующий так называемой Советской революционной рабоче-крестьянской армией Екатеринославского района. Однако уже 31 декабря 1918 года, будучи разбиты отрядом петлюровского полковника Самокиша, возглавлявшего Екаиеринославский полк сечевых стрельцов, махновцы и красные с большими потерями оставили Екатеринослав, и 5 января 1919 года Махно с отрядом всего в 200 человек вернулся в Гуляйполе.
В январе – феврале 1919 года в районе Гуляйполя Махно вел бои против вооруженных формирований немцев-колонистов. Но он также не допускал на Гуляйпольщину советские продотряды, пытавшиеся реквизировать хлеб. Махно призывал крестьян явочным порядком устанавливать «уравнительное землепользование на основе собственного труда». Он говорил: «Если товарищи большевики идут из Великороссии на Украину помочь нам в тяжелой борьбе с контрреволюцией, мы должны сказать им: «Добро пожаловать, дорогие друзья!» Если они идут сюда с целью монополизировать Украину, мы скажем им: «Руки прочь!»
Тем не менее в условиях наступления войск генерала А.И. Деникина на Донбасс Махно в середине февраля 1919 года заключил соглашение с командованием Красной Армии, согласно которому их повстанческая армия численностью до 50 тысяч человек, сохраняя внутреннюю автономию, с 21 февраля вошла в состав 1-й Заднепровской украинской советской дивизии Украинского (позднее Южного) фронта, составив ее 3-ю Заднепровскую бригаду. Реальная численность бригады, разумеется, была значительно меньше, так как большинство махновцев предпочитали не удаляться от своих сел. Бригада Махно воевала против белых на линии Мариуполь – Волноваха. За успешный рейд на Мариуполь 27 марта 1919 года Махно, по некоторым данным, был награжден орденом Красного Знамени. 10 апреля 1919 года на 3-м районном съезде Советов Гуляйпольского района Махно заявил, что Советская власть изменила «октябрьским принципам», а Коммунистическая партия узурпировала власть и «оградила себя чрезвычайками». Съезд принял резолюцию с неодобрением решений 3-го Всеукраинского съезда Советов, состоявшегося 6—10 марта 1919 года в Харькове, о национализации земли. Махновцы протестовали против ЧК и политики продразверстки, требовали удаления всех назначенных большевиками лиц с военных и гражданских постов.