Весной 1920 года села Тамбовщины поднялись на новое восстание против диктатуры пролетариата. В марте началось выступление крестьян в Борисоглебском уезде, которое быстро распространилось на Воронежскую губернию. Против восставших была направлена группа Войск внутренней охраны республики (ВОХР) в составе пяти стрелковых батальонов, двух эскадронов, двух батарей и столько же бронепоездов. Эти войска на время погасили пламя восстания. Однако в апреле восстание возобновилось в Борисоглебском и Шацком уездах. Подразделения ВОХР не сумели справиться с восставшими, и только войска Орловского военного округа временно «умиротворили» Тамбовщину.
В начале мая произошло выступление крестьян в Рамзинской волости Тамбовского уезда, разгромивших продотряд и волостной совет. Тогда же вспыхнули локальные восстания в Лебедянском, Козловском, Темниковском и Кирсановском уездах. В мае на Тамбовщине появляется целая «зеленая армия» — до пяти тысяч повстанцев и дезертиров, базировавшихся в густых лесах, тянувшихся от Кирсанова до Моршанска. Антонов, пользуясь моментом, стремился организовать и поставить под свой контроль «зеленую армию» дезертиров.
Во второй половине августа 1920 года на Тамбовщине началась «масличная неделя» по сбору продразверстки, а в сентябре проходила дополнительная ссыпка зерна в рамках «недели помощи фронту». Согласно планам продразверстки, по Тамбовской губернии планировалось собрать 11 миллионов пудов зерна. Обстановку, в которой собиралась продразверстка на Тамбовщине, можно представить по строкам письма коммуниста-тамбовца Исполатова «самому» Ленину: «При взимании государственной разверстки особенно ярко обнаружилась вся наглость, жестокость, своекорыстие, беспощадность этих людей в виде различных незаконных конфискаций без соответствующих протоколов или неправильно составленных, с пропуском взятых вещей, под свист нагаек, битье прикладами, пьяный разгул, издевательства, истязания, изнасилования жен красноармейцев, находившихся на фронте и теперь вернувшихся, — при сплошном вое баб и крике детей».
Даже видный коммунистический публицист Воронский тогда писал, что «мужики поднялись с дрекольем из-за голода». В обзоре Особого отдела Тамбовской губЧК указывалось: «В 1920 г., в связи с частичным неурожаем, началось усиленное взимание разверстки, доходившее в некоторых местах Тамбовской губернии до геркулесовых столпов и своими методами не уступая методам инквизиций... Продразверстка процветала, деятельность отдельных советских и партийных работников — любителей крестьянских перин, самоваров и лошадей — оставалась безнаказанной».
В этой обстановке, в атмосфере повышенной секретности, 10 августа 1920 года был проведен съезд тамбовских эсеров-антоновцев и крестьянских делегатов, принимавших участие в подготовительной работе к вооруженному выступлению. На съезде был утвержден план восстания и его лидер — Александр Антонов.
Антоновское восстание вспыхнуло 19 августа (по другим данным — 26 августа), когда во время сбора продразверстки в крупном тамбовском селе Каменка Кирсановского уезда жители взялись за винтовки. Каменские крестьяне под руководством эсера Плужникова разогнали местный совет и вооружились припрятанным Антоновым оружием. Плужников провозгласил Антонова руководителем восстания. В это же время у станции Облавка и в районе Уваровских лесов появился конный отряд самого Антонова численностью 300 всадников и пехотинцев, который стал ядром будущей армии Тамбовского края. Уже 25 августа этот отряд принял первый бой с красными. 26–30 августа восстали еще несколько десятков деревень Тамбовского, Борисоглебского, Козловского и Кирсановского уездов.
Уже в конце августа 1920 года восставшие собрали отряд в несколько тысяч бойцов. В сентябре был сформирован Первый Каменский кавалерийский партизанский полк, который стал основой «Народной армии» атамана Антонова. В начале сентября Антонов занял Инжавино и повел до восьми тысяч восставших на Тамбов. Армия повстанцев оказалась в 12 километрах от города. Но большая часть бойцов была вооружена только пиками, вилами, топорами. Только у четырех тысяч антоновцев имелось стрелковое оружие и на всю «армию» — ни одной пушки и всего четыре пулемета.
В первый месяц восстания кровавые бои происходили за станцию Инжавино, которая несколько раз переходила из рук в руки. Отряды антоновцев проводили налеты на совхозы и коммуны, ссыпные пункты, местные органы власти, повреждали средства связи, железные дороги, мосты, сжигали станции. На Тамбовщине было уничтожено свыше 50 совхозов и до десяти различных заводов. Советские источники указывают, что повстанцы казнили свыше двух тысяч советских работников и коммунистов.