Чернышев и донская администрация попытались утихомирить крестьян без применения военной силы. От имени императорского генерал-адъютанта распространялось воззвание к миусским крестьянам. Документ был написан в повелительном тоне и, по сути, требовал от восставших безоговорочной капитуляции: «…Предостерегаю вас от пагубного обольщения, в котором теперь вы находитесь, — обращался к крестьянам Чернышев. — Оставьте буйное своевольство и возвратитесь к своим обязанностям». Но крестьяне совершенно проигнорировали красноречие Александра Ивановича, посчитав воззвание подложным — очередной уловкой донской казачьей аристократии. В селениях устанавливалось крестьянское самоуправление — громады (от малороссийского «община, мир, общество») и их канцелярии. Помещики и приказчики изгонялись, а все имущество передавалось в общественное пользование. Крестьяне Миусского начальства наладили связь между слободами и посылали верховых для координации действий. Слободы ощетинились караулами, которые состояли из наиболее крепких крестьян с дубинами, топорами и вилами. Грамотные читали пересказ императорского рескрипта атаману Денисову — главное доказательство столь вожделенной воли. У восстания появились и вожди. В Мартыновке главными организаторами и вдохновителями войны за волю были крестьяне Дмитрий Грушевский, Родион Малюженко, Влас Резниченко и служивший писарем Тимофей Гречка.
Чернышев предполагал, что Мартыновка окажет более упорное сопротивление, чем Городищенская и Орловка. Он собирался нанести массированный удар силами трех казачьих полков. Но атаман Денисов сначала отправил один из казачьих полков, находившийся под началом Чернышева, на Кавказ, а затем разделил силы вновь собранного отряда на три части. На исходе мая к Мартыновке пошел только один Атаманский полк под командой Хрисанфа Кирсанова — пасынка знаменитого донского атамана Матвея Платова.
31 мая 1820 года казаки стояли у Мартыновки. Кирсанов отправил вперед одну сотню. Она вошла в селение, но ее тут же блокировали крестьяне, которых собралось несколько тысяч. Кирсанов попробовал нанести одновременные удары в разных местах обороны восставших и отправил в атаку другие сотни Атаманского полка. Им повезло еще меньше: казаки не смогли проникнуть в Мартыновку, окруженную частоколом и решительно обороняемую множеством защитников. Пытаясь спасти положение, Кирсанов сам выехал вперед и начал уговаривать крестьян покориться. Все было зря: восставшие, угрожая командиру казаков расправой, заставили того поспешно ретироваться. Примеру Кирсанова последовали и его подчиненные, причем крестьяне даже предприняли попытку преследовать отступающих. Узнав о провале Кирсанова, Чернышев вызвал на подмогу Симбирский пехотный полк.
Весть об успехе мартыновских крестьян быстро облетела Дон. В Мартыновку потянулись добровольцы из других слобод, а уже в июне масштабная крестьянская война началась в уездах Екатеринославской губернии: Ростовском, Славяносербском и Бахмутском. Мятеж донских крестьян, казалось, мог превратиться в самое крупное социальное восстание в истории России.
Палама просил у таганрогского градоначальника воинской команды для усмирения непокорных, но тот уже отправил отряд в бунтующую Лакедемоновку, а остальные силы разместил в Таганроге и расставаться с резервом побоялся. Отказался немедленно выслать подкрепление Паламе и Чернышев.