Прологом гражданской войны стали события марта—апреля 1918 года в губернии. Отступив на юг, А. И. Дутов не отказался от борьбы с властью Советов. В марте было уничтожено несколько рабочих продотрядов в казачьих станицах. В станице Ветлянской, например, погиб продотряд во главе с председателем Илецкого совета П. А. Персиановым. 30 марта председатель Оренбургского губисполкома С. М. Цвиллинг выступил во главе карательной экспедиции против казаков и 4 апреля погиб вместе с ней в районе станицы Изобильной. Затем в ночь с 3 по 4 апреля последовал набег белоказаков на Оренбург. Проникнув в город, они застали врасплох спящих красногвардейцев и членов их семей. Ими было зарублено 129 человек, в числе которых были дети, старики и женщины.
В конце мая 1918 года вооруженным выступлением чехословацкого корпуса против Советской власти началась гражданская война. На окраинах России при материальной и финансовой поддержке стран Антанты стали формироваться белые армии Колчака, Деникина, Юденича. Не был забыт и А. И. Дутов. Он также получил щедрую военную и финансовую помощь, которую не скрывал: «Французы, англичане и американцы со мной имеют непосредственные отношения и оказывают нам помощь». В мае—июне Советская власть была ликвидирована в Челябинске, Троицке, Самаре, Бузулуке. К середине мая Оренбург оказался в кольце блокады. 2 июля 1918 года красные были вынуждены оставить город и отступить к Орску и Актюбинску. В тот же день в Оренбург вошли дутовцы. 7 июля в Оренбург прибыл и сам А. И. Дутов. Он подписал приказ № 2, по которому на территории губернии устанавливалось военное положение. Участникам стачек и уклоняющимся от принудительной мобилизации в его армию грозила смертная казнь. Только в Оренбурге в конце 1918 — начале 1919 года за уклонение от службы в белой армии было расстреляно 250 казаков. На население рабочих окраин города была наложена контрибуция в 200 тыс. рублей.
Оборона Оренбурга. Учитывая стратегическое значение Оренбурга и губернии как связующего звена между центром России и Средней Азией, командование Красной Армии предприняло энергичные действия по их освобождению от войск белых. В октябре 1918 года в наступление на Оренбург с северо-запада перешли части Первой армии, а с юго-востока — отряды Туркестанского фронта. 7 октября 1918 года Первая армия освободила Самару, 28 октября — Бузулук, в начале ноября — Сорочинск. 22 января 1919 года войска А. И. Дутова были вынуждены вновь покинуть Оренбург.
Наиболее ожесточенный характер вооруженная борьба между белыми и красными приняла в 1919 году. В марте в наступление с востока перешла 400-тысячная армия адмирала А. В. Колчака, объявившего себя «верховным правителем Российского государства». Войска атамана А. И. Дутова были включены в колчаковскую армию и обеспечивали ее левый фланг в составе Южной армии генерала Г. А. Белова. В апреле дутовцы осадили Оренбург, взяв его в полукольцо. Город защищали 8600 человек, а участвовали в его осаде 21 тыс. человек. В конце апреля на помощь белым, осаждавшим Оренбург, с северо-востока выдвигается 4-й армейский корпус под командованием генерала С. Бакича. В нем было 4600 пехотинцев и кавалеристов. Но во время переправы корпуса через реку Салмыш севернее ее впадения в реку Сакмару он был наголову разбит 211-ым и 277-ым красными полками, сформированными главным образом из оренбургских рабочих. В Салмышском бою войска красных применили фланговые контратаки и действовали уже как части регулярной армии, хорошо подготовленные и обученные.
Переход в контрнаступление войск Восточного фронта в мае 1919 года в направлении на Уфу, а затем на Троицк ослабил давление белых на осажденный Оренбург. В июле месяце они сняли осаду и отступили на восток. Заняв 4 августа Троицк, красные части отрезали Южную армию Г. А. Белова от основных сил колчаковцев. В целях ее разгрома из Восточного фронта был выделен самостоятельный Туркестанский фронт под командованием М. В. Фрунзе. К концу августа части Туркестанского фронта завершили разгром войск Г. А. Белова и А. И. Дутова.
13 сентября дивизии и полки Туркестанского фронта, действовавшие от Оренбурга, соединились с частями Туркестанской Советской республики, наступавшими с юга. На сторону красных перешли 1-й казачий конный корпус А. И. Дутова, а затем сложили оружие 5-й и 11-й пехотные корпуса армии Г. А. Белова. В результате в Оренбурге скопилось 30 тыс. пленных пехотинцев и 7 тыс. казаков, перешедших на сторону Советов. С небольшим числом войск А. И. Дутов отступил на юг в Казахстан, а в марте 1920 года, преследуемый красными частями, перешел китайскую границу. В 1921 году его, находившегося в эмиграции, пытались похитить чекисты, но в ходе операции А. И. Дутов был застрелен.