В это время Царицын со стороны суши блокировали восставшие казачьи части. В критический момент город оказался к обороне не готов. Защищала город 10-я армия, сформированная на базе 5-й Украинской Красной Армии, выведенной сюда из Донбасса, командовать которой было поручено Ворошилову. Ее численность достигала 50 тыс. человек, значительно превосходя казачьи войска белых. Не обладая специальными военными познаниями, Сталин, оказавшись в зоне военных действий, упор делал на силовые методы, часто грозил «революционной карой», трибуналом, о чем он незамедлительно сообщил в своей записке в Центр: «Можете быть уверены, что не пощадим никого, ни себя ни других, а хлеб все же дадим». Сталин потребовал у Центра необходимых военных полномочий, и такие полномочия были ему даны, несмотря на протесты Троцкого. 19 июля был создан Военный совет Северо-Кавказского военного округа во главе со Сталиным. Не доверяя военспецам, из которых Троцкий формировал Красную Армию, Сталин настраивал против них местных красных командиров. Несмотря на протесты Троцкого, они с Ворошиловым арестовали, обвинив в измене, старшего военного специалиста А.Е. Снесарева и несколько штабных работников, поместив их в плавучую тюрьму, созданную на барже.
В августе 1918 г., несмотря на то, что еще в ходе боев на дальних подступах к Царицыну вся конница армии оказалась отрезана белыми и окружена в 100 км от города в районе Котельникова, тем не менее в результате жестких мер, принятых Сталиным, оборону Царицына удалось укрепить, было сформировано несколько новых дивизий, созданы отряды рабочего ополчения. Системе обороны немало способствовала и окружная железная дорога, по которой были пущены бронепоезда и «бронелетучки». По инициативе Сталина сотни «нетрудовых элементов» были согнаны на рытье окопов. Не доверяя стойкости войск, Сталин приказал отогнать вниз по Волге все пароходы и лодки, лишая обороняющихся самой возможности отступления. Царицын в августе выстоял благодаря жестким мерам чрезвычайного уполномоченного Сталина, а также помощи 40-тысячной Стальной дивизии Жлобы, самовольно уведенной им с Северного Кавказа. В самый разгар очередного штурма эта дивизия обрушилась с тыла на южную колонну белых. По подсчетам специалистов, за время царицынской обороны потери красных составили не менее 60 тыс. человек.
17 сентября Сталин назначается председателем вновь образованного Военно-революционного совета Южного фронта. Реввоенсовет Южного фронта в составе Сталина, Ворошилова, председателя Царицынского совета С.К. Минина и командующего фронтом П.П. Сытина работал крайне неэффективно, постоянно ухитрялись распылять свои силы и подкрепления, собираемые правдами и неправдами. Троцкий категорически требовал у Ленина отозвания Сталина из Царицина, а Ворошилова грозил отдать под суд. 19 октября Сталина отозвали из Царицына.
30 ноября 1918 г. Сталин был введен как представитель от ВЦИК в созданный Лениным для руководства всей работой по обороне на фронте и в тылу Совет рабоче-крестьянской обороны. В конце 1918 г., когда для Красной Армии создалось катастрофическое положение на Восточном фронте, Сталин вместе с Дзержинским выезжают в Вятку, чтобы расследовать причины поражения Красной Армии под Пермью и сдачи 25 декабря города силам адмирала Колчака. Комиссия Сталина — Дзержинского проработала почти месяц. В рекомендациях комиссии особое внимание было обращено на то, что чрезвычайный налог на крестьян провоцировал их враждебность по отношению к Советам. Работа комиссии, безусловно, способствовала реорганизации и восстановлению боеспособности разбитой 3-й армии. Однако, как считают военные историки, в целом положение на пермском фронте было выправлено тем, что Красной Армией была взята Уфа, и Колчак в начале января 1918 г. отдал приказ о сосредоточении сил на уфимском направлении и переходе к обороне под Пермью.
17 мая 1919 г. по решению Совета обороны Сталин был направлен на Петроградский фронт, чтобы организовать силы против генерала Н.Н. Юденича, прорвавшего фронт 7-й армии и начавшего наступление на Нарву. Сталин и здесь действовал в своем излюбленном ключе. С присущей ему энергией Сталин сразу взялся за работу. Уже 19 мая по его распоряжению в Петрограде была проведена мобилизация граждан в возрасте от 18 до 40 лет, которая позволила поставить под ружье более 10 тысяч человек. Довольно ясное представление о методах работы наркома дает его письмо, направленное Ленину уже после подавления силами красных мятежа в фортах Красная Горка и Серая Лошадь: «Быстрое вмешательство со стороны моей и вообще штатских в оперативные, доходившее до отмены приказов по морю и суше, и навязывание своих собственных. Считаю своим долгом заявить, что я и впредь буду действовать таким образом, несмотря на все мое благоговение перед (военной) наукой». За «твердость решений», приведших к поражению Юденича, Сталин был награжден орденом Красного Знамени.
Летом — осенью 1919 г. Сталину пришлось сначала инспектировать Западный фронт, где сложилась опасная ситуация в связи с наступлением польской армии на Вильнюс и Минск, а затем Южный. В конце июня войска А. Деникина заняли уже всю Донскую область и двигались в направлении Москвы. В ходе своего наступления белые широко использовали конницу. Одновременно в конце сентября возобновилось наступление армии Юденича, которая к середине октября вновь вышла к окраинам Петрограда. Сталин, прибыв на Южный фронт, тут же потребовал отменить уже недействительный план контрнаступления на деникинскую армию с флангов, заменив его планом основного удара из района Воронежа на Ростов. Сталин смог настоять на своем плане, и он принес успех. Уже 20 октября войска Красной Армии заняли Орел, 24 октября — Воронеж, а к марту 1920 г. войска Деникина были окончательно разбиты.
Последняя миссия Сталина в Гражданской войне связана с советско-польской войной. 25 апреля 1920 г. вооруженные силы Польши совместно с войсками Петлюры начали наступление на Украину, а затем на Белоруссию. Польский лидер Юзеф Пилсудский, вынашивавший планы создания «Великой Польши от моря до моря», начал свой поход «На советы». Польская армия к весне 1920 г. имела численность свыше 700 тыс. человек. Кроме того, в соответствии с секретным военным договором Пилсудский мог рассчитывать на поддержку Петлюры, который пытался захватить власть на Украине. Польша признавала Петлюру главой независимой Украины и обещала освободить ему Киев от большевиков. На первом этапе войны три польские армии при поддержке двух украинских дивизий разбили и оттеснили части Красной Армии. Были захвачены Житомир, Коростень. 7 мая поляки практически без сопротивления захватили Киев. За три года это была пятнадцатая смена власти на Украине.
Для Советской России война с Польшей стала, прежде всего, войной против внешней агрессии. Не случайно вторжение поляков вызвало в стране патриотический подъем. Генерал А.А. Брусилов призвал всех бывших офицеров записаться в Красную Армию. 5 июня 1-я Конная армия С. Буденного прорвала польский фронт и перешла в наступление. 12 июня поляки оставили Киев и начали отступать. Войска Западного и Юго-Западного фронтов Красной Армии под командованием М.Н. Тухачевского двинулись на Варшаву и 13 августа оказались в ее предместье. На волне эйфории, связанной с быстрым продвижением Красной Армии, советское руководство предприняло попытку превратить войну оборонительную в войну революционную. Вместе с лозунгом революции в Польше в повестку дня был поставлен вопрос о победе революции в Германии, а потом и во всей Европе. «Если бы Польша, — утверждал впоследствии Ленин, — стала советской, Версальский мир был бы разрушен, и вся международная система, которая завоевана победами над Германией, рушилась бы». Однако этот утопический сценарий не был осуществлен. 12 июля 1920 г. министр иностранных дел Великобритании лорд Д. Керзон отправил ноту советскому правительству с требованием приостановить наступление Красной Армии против Польши. Временная разделительная полоса должна была пройти по Бугу, в основном по границе этнической Польши.
