В первой половине октября 1920 года советскому командованию удалось провести гигантскую операцию по переброске войск на Южный фронт. Фронт вырос на 80–90 тысяч бойцов (части 4-й армии, 1-й Конной армии, 30-й дивизии и т. д.), в основном сосредоточенных у Каховки и Александровска. Численность Южного фронта стала составлять более 140 тысяч штыков и сабель. Непосредственно на фронте находилось около 100 тысяч штыков и сабель, при 500 орудиях, 17 бронепоездах, 31 броневике, 29 самолетах (по другим данным, общее количество войск Южного фронта составляло 186 тысяч штыков и сабель, около 1 тысячи орудий, 45 самолетов). К этому времени общая численность Красной Армии по всем Советским республикам уже достигла 5 миллионов бойцов.
Против такой махины врангелевские войска (на фронте — 37 тысяч штыков и сабель, 213 орудий, около 1700 пулеметов, 6 бронепоездов, 20 броневиков, 25 танков, 42 самолета) выступали в одиночку (в двадцатых числах октября было заключено перемирие между советскими и польскими войсками, к которому были вынуждены подключиться и петлюровцы). Всего Русская армия, учитывая запасные и тыловые части, составляла 58 тысяч бойцов при 260 орудиях…
Несмотря на 4–5-кратное превосходство красных в живой силе, Военный совет Русской армии высказался за то, чтобы принять решающий бой кампании в Северной Таврии, отклонив план отхода в Крым. Такое смелое решение было продиктовано не столько стратегическими расчетами, сколько международной конъюнктурой. Отход в Крым мог привести к отказу Франции предоставить помощь Русской армии и ставил крест на возможности перехода русских частей из Польши через Украину. Врангель расценивал общие силы красных и махновцев в 100 тысяч бойцов, считая что Русская армия сумеет отбить такое количество наступавших, в то время как реальные силы противника были 150–180 тысяч бойцов. Эта ошибка в расчетах повлияла на дальнейший ход операции.
План, разработанный командованием Южного фронта красных, отличался своей простотой, исходя из географических особенностей театра действий. Главный удар наносили Западная группа: 6-я армия и 1-я Конная армия, из района Каховки в направлении перешейков и Сиваша, с целью отрезать противника в Северной Таврии, овладеть Перекопом и Чонгаром. На Западную группу возлагалась задача — взять в клещи, отрезать от Крыма и уничтожить Русскую армию и по возможности ворваться в Крым. Северная группа (4-я армия и 2-я Конная армия) ударом от Никополя на юг, к Чонгару, должна была расчленить элитные силы противника, окружив Марковскую, Корниловскую, Дроздовскую дивизии и выйти в Крым через Чонгарский перешеек.
Вспомогательный удар наносила Восточная группа, состоящая из частей 13-й армии, которая двумя параллельными ударами должна была захватить Токмак и Мелитополь. Общей главной задачей было недопущение Русской армии за крымские укрепления.
Главную битву кампании начали врангелевцы — 20 октября они попытались развернуть наступление на Павлоград, но завязли на подступах к городу в боях против махновцев и 42-й дивизии. А уже 23 октября махновцы и части 4-й армии, опрокинув северную группировку Русской армии, ворвались в Александровск. 24 октября в метель и мороз (минус 12 градусов) махновцы выступили в рейд по тылам Русской армии к Мелитополю. Но, прорвавшись к Б. Токмаку, Махно круто свернул на северо-восток к линии фронта и ударил на Гуляй-Поле (что не соответствовало полученному приказу). Два дня боев за Гуляй-Поле обескровили махновскую группу, а невыполнение Махно приказа едва не сорвало общий план. 26 октября 2-я Конная армия форсировала Днепр у Никополя, заняв два плацдарма для будущего наступления.
Только 28 октября 1920 года началось общее контрнаступление Красной Армии на фронте в 350 километров. Контрнаступление проходило в сильный (непривычный для этих мест) мороз, метель скрывала продвижение войск. Русская армия, начавшая кампанию летом 1920 года, не была подготовлена к такому резкому изменению погоды и к зимним баталиям. Солдаты в окопах, не имея теплой одежды, кутались в тряпье, уходили с позиций в тыловые села. Мороз стал причиной как падения духа войск, так и обморожения сотен бойцов на передовой.
К октябрю 1920 года, после бесконечных боев за Северную Таврию, состав Русской армии изменился, армия заметно ослабела. Кадровые фронтовые офицеры и казаки частью были выбиты из строя, а на их место направлялись пленные красноармейцы и мобилизованные крестьяне — далеко не Надежный «боевой материал».
В первые дни контрнаступления наибольших успехов достигла Западная группа советских войск. 6-я армия частично справилась со своей задачей, овладев 29 октября городком Перекоп, прорвавшись в тыл 1-й армии генерала Кутепова. Но красноармейцы так и не смогли с ходу взять укрепления Турецкого вала Перекопа (11 км длины, 10 метров высоты, глубина рва 10 метров). Советская 51-я дивизия Блюхера, преодолев три ряда проволочных заграждений вала, поднявшись на отдельных участках на гребень Турецкого вала, была отбита контратакой врангелевцев.