Первые попытки овладеть Оренбургом не удались. Пугачевцы приступили к осаде города. Высланные на выручку крепости правительственные части во главе с генералами один за другим были разбиты. Решающим моментом этих сражений стал переход солдат правительственных войск под знамена повстанцев.
Пугачев и его сподвижники хорошо выбрали время восстания, так как в разгаре была русско-турецкая война. Основная часть русских войск с наиболее талантливыми военачальниками находилась на турецком фронте: Россия прорывалась к черноморским берегам. Однако восставшим низам не было дела до большой российской политики. Они видели перед собой собственные жизненные интересы, которые вступили в противоречие с вековым стремлением России выйти к морям, разорвать международную экономическую изоляцию.
Под Оренбургом в период многомесячной осады повстанцы предприняли ряд мер по организации власти на захваченной территории и упорядочению своего войска.
Пугачев старался поставить дело по типу петербургского управления и петербургского двора. Но все это была пародия на столичные порядки, потому что действующими лицами были казаки, крестьяне, рабочие. Осенью 1773 г. была создана повстанческая Военная коллегия. Она стала единственным и универсальным органом восстания. Коллегия являлась военным штабом, заведовала снабжением и вооружением армии, была высшей распорядительной и судебной властью. Управлял ею лично самозванец. При нем состояли «придворные» — «князья» и «графы» — его соратники по борьбе, казаки и разных чинов люди. Большинство из них — неграмотные.
Здесь же, в здании коллегии, Пугачев часто вершил свой суд над захваченными в плен офицерами, начальниками сдавшихся крепостей, чиновниками, помещиками. Повстанцы установили на подвластных им землях жестокий террор. Своим противникам из высших слоев населения они не давали пощады. Как правило, разговор был короткий — либо виселица, либо «в воду». Но своих сторонников самозванец всячески «ласкал», награждал. Военная коллегия присваивала отличившимся в боях воинские звания, представляла их к наградам: это могли быть введенные повстанцами ордена и медали, денежные суммы, дорогие предметы быта и одежда, захваченные в бою или конфискованные у господ.
Пугачевцы прекрасно понимали важность письменной и устной пропаганды в защиту своих действий и планов. В рамках Военной коллегии действовала специальная канцелярия, где трудились перешедшие на сторону Пугачева грамотные и смышленые люди: духовные лица, офицеры. Со слов повстанческих вождей они писали указы, манифесты, «прелестные» агитационные грамоты. Официальные документы имели подписи и печати.
Пугачевские указы, манифесты и грамоты были короткими, но яркими агитационными документами. Они призывали всех «черных» людей к расправам над дворянами и чиновниками, обещали народу «землю» и «волю», провозглашали равенство людей всех национальностей и вер — и православных, и мусульман, и язычников. В них говорилось об освобождении от налогов и рекрутской повинности.
В этих документах простые люди видели свои чаяния и мечты. Они уравнивали их в правах со всеми остальными, делали их людьми в полном смысле этого слова, а не «презренными рабами», лицами второго сорта. За это самоутверждение «чернь» была готова идти на бой и на смерть. В этом заключалась огромная сила движения.
Свою разношерстную армию Пугачев также пытался организовать по образцу регулярной. Она делилась на полки. Но одновременно её боевыми единицами, как и в казачьих войсках, являлись сотни и десятки. Они создавались по национальному и социальному признаку. Были полки, состоящие из казаков, работных людей, крестьян. Отдельно формировались башкирские и татарские отряды. Каждый имел командиров из своей среды.
Позднее, когда повстанцы овладели уральскими заводами и рабочие стали поставлять им пушки, в армии Пугачева появилась артиллерия.
Управление в захваченных городках, крепостях, селах было организовано по типу казачьего круга. Там всеми делами заправляли выборные местными низами атаманы и старшины. Все они подчинялись пугачевской Военной коллегии.
Вместе с тем повстанческая армия, несмотря на все усилия её вождей, так и не стала регулярной армией. Это были плохо организованные, слабо дисциплинированные отряды. Вооружение повстанцев являлось весьма примитивным — лук со стрелами, дубина, колья, рогатины, косы, вилы. Ружья были либо трофейные, либо те, что оказывались в руках у перешедших на сторону восставших. Конечно, лучше других были вооружены казаки — профессиональные воины — они имели ружья, сабли, пики.
Повстанцы основной упор в своих действиях и в своих программах делали на разрушение существующих порядков: ликвидацию крепостного права, всевластия чиновников, ненавистных налогов и насилий. Что они предлагали взамен? По существу, тот же строй, только с переменой лиц. Место «злой царицы» Екатерины должен был занять «добрый император» «Петр Федорович», на место «злых вельмож» должны встать народные «князья», «графы», «фельдмаршалы».