В январе 1920 года группа Котовского воюет против деникинцев (хотя отмечалось, что "серьезных боев против белогвардейцев не было") и махновцев в районе Екатеринослав - Александровск. Логика борьбы поставила бывшего анархиста-бандита Котовского и фанатично преданного анархистской идее батьку Махно по разные стороны баррикад. План окружения махновцев в Александровске силами 45-й дивизии провалился. Большая часть махновцев вырвалась из ловушки.
В том же январе Котовский сочетался браком с Ольгой Шанкиной медсестрой, которая была переведена в его бригаду.
С конца января 1920 года он участвует в разгроме белогвардейской группы генерала Шиллинга{7}, в районе Одессы. Упорные бои развернулись у Вознесенска. В фильме "Котовский" (режиссер А. Файнциммер, 1943 г.) показан упорный бой за Одессу и внезапное, нежданное появление Котовского на сцене Одесского оперного театра, когда все население города считало, что "красные" далеко.
В действительности 7 февраля котовцы без боя вошли в пригороды Одессы Пересып и Заставу, потому что генерал Сокира-Яхонтов капитулировал и сдал город Красной Армии. И никакого "взятия" оперного театра, естественно, не было... (Фильм А. Файнциммера - не единственная лента, посвященная подвигам Котовского на фронтах гражданской. Для Одесской киностудии был написан сценарий художественного фильма, в котором сюжетной канвой стало подавление тамбовского восстания. Котовский даже сыграл самого себя в художественном фильме той же киностудии, что носил название "Пилсудский купил Петлюру". К слову, другой командир гражданской атаман Юрко Тютюнник тоже сыграл самого себя в советском художественном фильме).
Пройдя пригородами Одессы, котовцы начали преследовать отступавших в Румынию белогвардейцев генерала Стесселя и 9-14 февраля атаковали противника у села Николаевка, захватили Тирасполь, окружили "белых", прижав их к Днестру. Котовскому удалось пленить часть деморализованных белогвардейцев, которых румынские пограничники отказались пропустить на свою территорию. Румыны встретили беглецов пулеметным огнем, а "красный" командир Котовский принимал некоторых офицеров и рядовых в свою часть, приказав обращаться с ними гуманно. О хорошем отношении котовцев к пленным белогвардейцам пишет В. Шульгин в своих мемуарах "1920".
20 февраля Котовский в бою у села Канцель, что под Одессой, разгромил Черноморский конный партизанский полк белогвардейцев, который состоял из немцев-колонистов (командир Р.Келлер). В плен к Котовскому попал "злой гений" его юности, следователь Хаджи-Коли.
Советский биограф Котовского М. Барсуков писал, что "в среде котовцев и в поздние годы гражданской войны продолжали жить партизанские настроения, которые грозили увлечь боевой отряд на путь авантюризма. Котовскому приходилось приводить своих бойцов к пониманию общих задач, воспитывать в них сознание общих целей, укреплять ростки революционной идеологии. Но, с другой стороны, Котовский должен был откликаться на те требования, которые предъявлял к нему стан его бойцов. Волей или неволей Котовский соприкасался одним краем с партизанской вольницей".
Удачнее намекнуть на бесчинства, насилия, грабежи, которые позволял чинить Котовский своим бойцам, нельзя было в середине 20-х годов. Этот же автор продолжает: "И если все же прошлое и среда оставили известный отпечаток на Котовском - тяжелый субъективизм, стремление к внешней помпе, театральность, - то эти черты не были в полной мере характерными для Котовского". Сказано столько - сколько позволяла цензура.
22 февраля Котовский получает приказ - сформировать Отдельную кавалерийскую бригаду и принять над ней командование. Через две недели эта бригада, выступив против повстанческих отрядов, заняла оборону у Ананьева и Балты. Интересно, что тогда же Котовский отказывается противостоять частям армии УНР, которые завершали свой пятимесячный "зимний поход" по Украине боями на Подолье. Сославшись на необходимость "удерживать порядок" в Ананьеве, Котовский так и не выступил на "петлюровский фронт" и нарушил приказ. Но уже 18 марта он был вынужден повести бригаду против польских войск, которые развивали наступление на Украину.
Весной 1920-го части Красной Армии панически бегут под ударами польских войск. Командир 45-й дивизии приказывает расстреливать командиров и комиссаров частей, бежавших с фронта. Под Жмеринкой полностью разгромлена была и бригада Котовского. В районе Тульчина Котовскому пришлось обороняться от петлюровских войск под предводительством Ю. Тютюнника. Только в июне бригада перешла в контрнаступление в районе Белой Церкви.
16 июля в одном из боев в Галиции Котовский был тяжело ранен в голову и живот, контужен и на два месяца выбыл из строя. Когда он снова оказался в войсках, польская армия перехватила к тому времени инициативу и выбила "красных" из Польши и Галиции. Бригада Котовского была разгромлена и отошла в тыл. В середине ноября она приняла участие в последних боях против армии УНР под Проскуровым.