Бой двух войск продолжался три дня (7–9 ноября). В ходе сражения повстанцы хорошо использовали свое превосходство в артиллерии, стремительно ходила в атаки их конница. Войско Кара было разгромлено, часть солдат перешла па сторону повстанцев. Полностью перешел к Пугачеву башкирский отряд Салавата Юлаева. Царский командующий бежал, преследуемый восставшими. Он потерял 123 человека. В донесении в Петербург генерал вынужден был отдать должное храбрости и находчивости повстанцев: «Сии злодеи ничего не рискуют, а, чиня всякие пакости и смертные убийства, как ветер по степи рассеиваются, артиллериею своею чрезвычайно вредят; отбивать же ее атакою пехоты также трудно да почти нельзя, потому что они всегда стреляют из нея, имея для отводу готовых лошадей; и как скоро приближаться пехота станет, то они, отвезя ее лошадьми далее да другую гору, и опять стрелять начинают, что весьма проворно делают и стреляют не так, как бы от мужиков ожидать должно было».
Разгром карательных отрядов около Оренбурга, широкое распространение восстания на новые местности, нежелание народных низов подчиняться властям, их стремление присоединиться к Пугачеву — все это вызвало панику среди российских дворян и сильное беспокойство правящих деятелей. Они поняли, что положение таково, что против «бунтовщиков» и «злодея» Пугачева необходимо посылать армии, как против иностранных «неприятелей».
Борьбу башкирского народа возглавил Салават Юлаев. Салават говорил, что будет беспощаден с теми, кто обидит бедного, угнетенного; напротив, «ежели кто помещика убьет до смерти и дом его разорит, тому дано будет жалованье 100 руб., а кто 10 дворянских домов разорит, тому 1000 руб. и чин генеральный».
В Зауральской Башкирии главные события развернулись у Челябинска — центра Исетской провинции. Шедший сюда по И. Н. Грязнов собрал отряд из башкир и казаков. 8 января Грязнов со своими силами подошел к Челябинску и окружил его со всех сторон. К этому времени вся Исетская провинция была охвачена восстанием, заводские крестьяне массами присоединялись к повстанцам Грязнова. Предводитель, которого Пугачев произвел в полковники, обратился к жителям города с несколькими воззваниями. В них содержится своего рода обоснование действий повстанцев с точки зрения христианской справедливости. По мысли одного из этих воззваний, Иисус Христос желает освободить «Россию от ига работы», т. е. рабства, которым страна «во изнурение приведена». Виновником этого объявляется дворянство; оно «обладает крестьянами», которых «оне не только за работника, но хулю почитали полян (собак, псов) своих, с которыми гоняли за зайцами». Далее говорится о заводчиках («компанейщиках»), «которые завели премножество заводов и так крестьян работою утрудили, что и в сылках тово никогда по бывало, да и нет». Именно дворяне изгнали с престола «премногощедрого отца отечества великого государя Петра Федоровича за то, что он соизволил при вступлении своем на престол о крестьянах указать, чтоб у дворян их не было во владении». Одиннадцать лет скрывался и странствовал «отец наш», «а мы, бедные, оставались сиротами». Теперь же мы стараемся «возвести» его, но «дворянство и еще вымысел зделало назвать так дерзко бродягою, донским казаком Пугачовым».
Силы Грязнова насчитывали до 5000 чел., он имел 8 орудий. Того же 10 января начался штурм города, продолжавшийся пять часов. Понеся большие потери и узнав о приближении частей де-Колонга, Грязнов отвел свое войско к Чебаркульской крепости. Противники встретились 1 февраля у деревни Першино. Весь день длилось сражение, и де-Колонг вынужден был отступить в Челябинск, который покинул 8 февраля.
Де-Колонг в письме в Омск генералу А. Д. Скалону жаловался на то, что «многие государственные, экономические и прочих ведомств крестьяне добровольно, без всякого от злодея принуждения не только к стопам его приклоняются, но, рассылая от себя к его партизанам нарочных, призывают в свои жительства». Он же просил Скалона писать ему по-французски и по-немецки, так как восставшие «почты перехватывают, прочитывая письма, узнают о всех с пашей стороны предприятиях».
Тысячи повстанцев продолжали действовать в Пермском крае в районе Осы и Кунгура, Сарапула и Красноуфимска. То же происходило в Прикамье, Поволжье, в Пензенско-Воронежском районе. Местные крестьяне, работные люди отказываются от повиновения, расправляются с помещиками и заводчиками. Возникают многочисленные местные отряды. В этих местах появлялись пугачевские посланцы и отряды, и это еще более стимулировало борьбу.
На местах возникает своя народная власть. Все вопросы решают на общих сходках, выбирают атаманов. Распоряжения местных властей, помещиков и заводчиков не признаются.
В Нижегородской губернии зимой 1773–1774 г. восставшие крестьяне разорили около 60 помещичьих имений. Здесь и по всему Поволжью, по его правобережью распространялись слухи о «Петре III», его намерениях.