В июле 1919 года Фрунзе принял командование над Восточным фронтом, который освобождал Северный и Средний Урал. Протяженность фронта от реки Камы севернее Перми и Оренбурга на степном юге составляла 1800 километров. Силы фронта состояли из 125 тысяч штыков и сабель, 530 орудий, 2580 пулеметов, 42 самолетов, 7 бронепоездов, 28 бронеавтомобилей.
С войсками фронта взаимодействовала Волжская военная флотилия, которая имела в своем составе 38 речных судов (в том числе 21 канонерскую лодку) и сильный десантный отряд.
Пяти армиям красных на Востоке противостояли пять колчаковских – Южная, Западная, Сибирская и две белоказачьи – Уральская и Оренбургская. Белые уступали противнику, прежде всего, в вооружении – на 115 тысяч штыков и сабель они имели лишь 300 орудий, 1300 пулеметов, 13 самолетов, 5 бронепоездов и 8 бронеавтомобилей. Единственное, в чем войска Восточного фронта уступали армии Колчака, так это в кавалерии.
Наступление Восточного фронта началось незадолго до назначения Фрунзе командующим, он сменил на этом посту С.С. Каменева. В ходе успешно развивавшегося наступления были освобождены города Пермь и Екатеринбург и разгромлена Сибирская армия белых. Войска 5-й армии под командованием М.Н. Тухачевского после перегруппировки нанесли поражение колчаковской Западной армии. Красные войска перешли Уральский хребет и освободили город Златоуст.
В это же время отдельная группа под командованием В.И. Чапаева (одна стрелковая дивизия и одна стрелковая бригада) сняла осаду с города Уральска, блокированного белыми казаками. Тем самым была устранена возможность соединения сил адмирала Колчака и генерала Деникина. Для последующего хода Гражданской войны это имело огромное значение.
Последними наступательными операциями Восточного фронта стало взятие городов Челябинска и Троицка. Тем самым 5-я армия Тухачевского рассекла колчаковский фронт на две изолированные группировки, из которых одна отступала в Сибирь, а другая – в Туркестан. Так завершилась борьба за Урал.
В августе 1919 года М.В. Фрунзе назначается командующим Туркестанским фронтом. Он был создан на территории Самарской, Астраханской, Оренбургской губерний и Уральской области в результате переименования Южной группы Восточного фронта в составе 1-й, 4-й и 11-й армий. Фрунзе подчинялись также все красные войска в отрезанном белыми Туркестане. Теперь Михаил Васильевич пользовался правом пользования прямым проводом для переговоров на всем пространстве Советской Республики.
Первоначально Туркестанский фронт провел Актюбинскую наступательную операцию по разгрому Южной армии белых под командованием генерала Г.А. Белова (Вистенгофа). Затем удар был нанесен по белому уральскому казачеству: разгрому подверглась Уральская армия генерала В.С. Толстова. К началу 1920 года Уральская область была очищена от белых.
В Закаспии красные войска заняли город Красноводск, нефтепромысловый Челекен и оказали военную помощь восставшим в Хивинском ханстве в их борьбе с Джунаид-ханом. Весной 1919 года была разгромлена Семиреченская армия атамана Б.В. Анненкова. Был принужден к капитуляции гарнизон Копала. После этого войска Фрунзе полностью освободили Семиречье и вышли к китайской границе. После бегства остатков армии Анненкова в китайский Туркестан Семиреченский фронт был ликвидирован.
Одновременно туркестанские части вели бои против басмачества; особо напряженными они были в Ферганской долине, где действовали Мадабин-бек, Иргаш и Курширмат, «крестьянская армия» полковника Монстрова. Чтобы лишить басмачей поддержки местного населения, М.В. Фрунзе обратился с воззванием «К мусульманскому населению Ферганской области».
Крупной операцией Туркестанского фронта стала Бухарская, проведенная в августе – сентябре 1920 года. Тогда советские войска при поддержке восставшего местного населения штурмом овладели столицей Бухарского эмирата – городом Бухарой. 2 сентября Фрунзе докладывал Реввоенсовету, Главкому С.С. Каменеве и председателю Совнаркома:
«Крепость Старая Бухара взята сегодня штурмом соединенными усилиями красных бухарских и наших частей. Пал последний оплот бухарского мракобесия и черносотенства. Над Регистаном победно развевается красное знамя мировой революции. Эмир с остатками приверженцев бежал, меры к его задержанию приняты. Вся центральная и северная Бухара уже установила революционный режим. Войска российской и бухарской Красной армии приветствуют с радостной вестью рабочих и крестьян Туркестана и всей России».
Успех виделся полный. 16-тысячная эмирская армия и 27-тысячное войско местных феодалов были разгромлены. Эмир бежал в Афганистан. В октябре была провозглашена Бухарская Народная Советская Республика. Такой же республикой стало и бывшее Хивинское ханство. В Туркестане началась многолетняя борьба с басмачеством.
В сентябре 1920 года Фрунзе назначается командующим Южным фронтом. 27 сентября Михаил Васильевич издал приказ по фронту о своем вступлении в должность. В приказе говорилось:
«Товарищи!