В сентябре каратели особых частей Войск внутренней охраны республики (ВНУС) решили «умиротворить» восстание методами террора — сжиганием «бандитских» селений, конфискацией имущества и скота у крестьян мятежных сел Кензарь, Периксы, Новосельское и др. Одни села были снесены с лица земли, в других — был расстрелян каждый пятый мужчина. Командование красных приказало перейти к «полному фуражированию» и направлению всего мужского населения мятежных сел в лагеря принудительных работ. На территории Тамбовской губернии было арестовано ядро партийных организаций эсеров и левых эсеров, хотя восстание, как уже упоминалось, началось вопреки указаниям местных эсеровских организаций, которые считали его «голой партизанщиной, без лозунгов, без идей, без программ».
Части подавления были разделены на два основных отряда. Первый отряд в 1300 бойцов при 20 пулеметах и трех орудиях стремился навязать открытый бой основным подразделениям Антонова. Второй отряд в 1500 бойцов при 15 пулеметах и трех орудиях исполнял карательные функции в «районе ликвидации восстания».
Плохо вооруженные соединения восставших терпели поражения, но их бойцы успевали скрыться в лесах. 22 сентября у Инжавино повстанческие отряды были разбиты. Прижатый к реке полк Антонова все же сумел вырваться в лес, оставив на поле сражения до 500 убитых. 29 сентября восставшие потерпели очередное поражение у села Космодемьянка от отряда красных курсантов численностью 800 бойцов. 8 октября красные захватили Каменку. После этих разгромов армия повстанцев, разделившись на две части, скрылась в лесах. Советское командование, ободренное успехами борьбы с крестьянами, в октябре 1920 года успело дважды донести в центр о разгроме восстания Антонова и о ликвидации «бандитизма» на Тамбовщине. 1 ноября в своем докладе Ленину Корнев рапортовал, что с этого времени восстание можно считать подавленным. Однако в конце декабря тот же Корнев уже считал невозможным справиться с повстанцами наличными у него силами в 10–12 тысяч штыков и сабель.
До этого, в октябре, местная и центральная власти не придавали серьезного значения восстанию Антонова, ведь по всей стране подобных выступлений вспыхивало сотни. В конце 1920 года бойцы Красной армии и ВНУС, формировавшиеся из местных уроженцев, часто разбегались при встрече с отрядами Антонова, переходили на сторону повстанцев с оружием или сдавались без боя. Единственная надежная боевая единица — красная конница, сведенная в особую конную группу, преследовала лишь отряд, сосредоточенный вокруг Антонова, игнорируя растущий потенциал других региональных крестьянских отрядов.
В то же время командующий Орловским военным округом Скудре охарактеризовал ситуацию в Тамбовской губернии как критическую, а части ВНУС, которые вели борьбу с повстанцами, считал деморализованными и разложившимися. Он считал необходимым сменить командование подавлением восстания, перебросить на Тамбовщину крупные войска, имевшие боевой опыт и дисциплинированные, и прекратить репрессии — «злоупотребление красным петухом».
К середине октября 1920-го восстало уже до 20 тысяч крестьян. До 70 % мужчин призывного возраста Кирсановского уезда ушли в антоновские отряды. К ноябрю восстание приобрело организационные формы и распространилось на огромной территории шести уездов губернии. Местом пребывания Антонова и его штаба были села Каменка и Афанасьевка Каширской волости, деревни Волхонщина и Каринка Александровской волости.
Сам Александр Антонов именовал себя начальником Главного оперативного штаба армии Тамбовского края и фактически был главным атаманом восстания. Официально его избрали на этот пост тайным голосованием 14 ноября 1920 года на собрании командиров партизанских полков. В Главный штаб были также избраны военспецы — бывшие царские офицеры Богуславский, Митрофанович, Губарев, Токмаков.
10 декабря «армии» повстанцев перешли к активным боевым действиям. Антоновым было взято Инжавино, где он выпустил 300 арестованных и захватил два пулемета, 167 винтовок, несколько тысяч патронов. Восставшими было произведено нападение на красный отряд Переведенцева, который бежал, бросив 10 винтовок. На станции Иноковка партизанами был задержан поезд, в котором они взяли несколько десятков винтовок, ящик бомб, 13 ящиков патронов, 1900 пудов сахара, а сам поезд был спущен под мост.