В Зауральской Башкирии главные события развернулись у Челябинска — центра Исетской провинции. Шедший сюда по приказу Зарубина-Чики И. Н. Грязнов собрал отряд из башкир и казаков. Еще до его появления в городе 5 января вспыхнуло восстание горожан и части гарнизона, не имевшее, впрочем, успеха. 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 хуже почитали полян (собак, псов. —
Грязнов 9 января разбил одни из тобольских отрядов, спешивших на помощь осажденному Челябинску. Из другого отряда на следующий день к повстанцам перешло 300 солдат. В этот же день на помощь к Грязнову пришли работные люди двух демидовских заводов — Каслинского и Кыштымского.
Силы Грязнова насчитывали до 5 тыс. 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. 13 января в Челябинск вступило войско де-Колонга, который с помощью преданных властям мулл пытался убедить башкир окрестных селений отойти от восстания, но безуспешно. Они слушали воззвания Грязнова, убеждавшего их продолжать борьбу. Восстание продолжалось.
Опираясь на поддержку народных низов — башкир и мещеряков, русских крестьян и работных людей, Грязнов снова двинулся к Челябинску. Навстречу ему вышло войско де-Колонга. Противники встретились 1 февраля у деревни Першино. Грязнов расположил свою артиллерию на высотах, прикрыл се пехотой, впереди выставил башкирскую конницу. Весь день длилось сражение, и де-Колонг вынужден был отступить в Челябинск, который покинул 8 февраля. По существу это было отступление регулярных частей под натиском повстанцев. 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 (Пугачева. —
Нерасторопность де-Колонга, его отступление вызвали сильное недовольство правительства и самой Екатерины II, которая распорядилась назначить на его место командиром Сибирского корпуса А. В. Суворова. Но фельдмаршал И. А. Румянцев не отпустил его из действующей армии, воевавшей против Турции.
Между тем, Грязнов 4 февраля отправился из Першино в глубь Башкирии. А через четыре дня восставшие во главе с атаманом И. Костроминым взяли Челябинск.
В Западной Сибири начались еще с осени 1773 г. волнения среди местных крестьян и ссыльных казаков, польских конфедератов (участников восстания против царского самодержавия в конце 1760 — начале 1770-х годов). В конце года в районе Екатеринбурга и Верхотурья, Ялуторовска и Краснослободска действовали отряды из крестьян многих десятков деревень. В отряд уральского работного человека И. Н. Белобородова влились до 600 человек, он имел 5 пушек. Отряд разбил воинскую команду, высланную против него из Екатеринбурга; около 60 солдат из ее состава влились в ряды восставших. Пугачев произвел предводителя в атаманы.
Белобородовский отряд вскоре превратился в целое войско. Оно заняло немало заводов и крепостей. Однако распылив свои силы на несколько отрядов. Белобородов терпит поражения. Но снова увеличивается его отряд, и он продолжает борьбу с врагом.