В середине мая Деникин перешел в наступление и прорвал оборону красных. Несколько дней махновская бригада, неся огромные потери, отражала жестокие атаки белогвардейцев, но удержать фронт не смогла. Началось быстрое отступление. Вместо того, чтобы помочь Махно, советское правительство обвинило его в предательстве. На него была возложена вся ответственность за прорыв линии фронта Деникиным. В начале июня появилась статья Троцкого «Долой махновщину!», в которой он охарактеризовал армию Махно как худший вид партизанщины. Оскорбленный этими нападками и травлей, Махно 9 июня объявил, что перестает подчиняться приказам Реввоенсовета и выходит из Красной Армии. В ответ ВЧК 14-й армии разоружила несколько махновских отрядов и расстреляла семерых его штабных работников. Сам Махно был объявлен вне закона. Многие армейские начальники (в том числе Дыбенко и командующий Украинским фронтом Антонов-Овсеенко, лично знавшие Махно) откровенно писали позже, что с Махно поступили несправедливо. Его части прекрасно дрались против белогвардейцев и отступили только потому, что им не оказали поддержки. Представитель Наркоминдела РСФСР на Украине Гопнер писал в докладной записке к наркому Чичерину: «Вспомним, какой громадный фронт держала армия Махно, вспомним многочисленные отзывы беспристрастных работников-коммунистов о том, с каким самоотвержением махновцы дрались по всему фронту, и в частности против казаков.
Мариуполь и Волноваха три или четыре раза брались ими. Лучшие махновские отряды с отчаянием отстаивали эту линию, выполняя все боевые приказы, отступая перед давлением противника лишь шаг за шагом, пока не были почти полностью истреблены. И это тогда, когда Деникин, не встречая сопротивления разбегавшихся частей Красной Армии, продвигался к Харькову, когда нередко командный состав красных частей и подразделений и даже красные комиссары массами переходили на сторону белых. Махновская армия, специально лишаемая необходимых боеприпасов и подкрепления, оставалась единственной сражающейся единицей…»
Но как бы то ни было, разрыв произошел. Махно объединился с поднявшим мятеж против красных атаманом Григорьевым и поначалу действовал вместе с ним. Но в конце июля, когда стало известно о тайной связи Григорьева с Деникиным, Махно велел его расстрелять. Отпав от красных, он не собирался мириться с белыми. В одном из своих приказов он писал: «Задачей нашей революционной армии и каждого повстанца, в нее вступившего, является честная борьба за полное освобождение трудящихся Украины от всякого порабощения… Каждый революционер-повстанец должен помнить, что как его личные, так и всенародные враги являются лица богатого буржуазного класса… Врагами трудового народа являются также те, кто охраняет буржуазную несправедливость порабощения, то есть советские комиссары, члены карательных отрядов, чрезвычайные комиссары, разъезжающие по городам и селам и истязающие трудовой народ, не желающий подчиняться их продовольственной диктатуре…»
Деникинская армия наступала, преследуя разбитые части Красной Армии.
В тылу у нее остались разрозненные отряды махновской армии. В конце лета начался приток в них крестьян, для которых порядки, устанавливаемые белыми, оказались нисколько не лучше тех, что были при красных. Численность махновской армии вскоре возросла до 40 тысяч человек (в том числе 10 тысяч всадников). Она делилась на четыре корпуса и имела на вооружении более тысячи пулеметов и двадцать орудий. Штаб армии состоял из двух отделов — оперативного и административного. Первый отвечал за разработку планов и проведение военных операций, второй — за организацию и жизнеобеспечение частей и подразделений. Махно нанес белогвардейцам несколько чувствительных поражений. В сентябре он разбил деникинцев у села Крутенького и местечка Перегоновка. (Тут были уничтожены четыре белогвардейских полка, более пяти тысяч солдат сдалось в плен.) Затем повстанцы предприняли рейд по деникинским тылам от Умани до Александровска (сам город был взят 5 октября). Потом были освобождены Гуляйполе, Бердянск, Мариуполь и Никополь, а также станции Синельникове и Лозовая, Для борьбы с повстанцами Деникин был вынужден перебросить с фронта свои отборные части — корпус генерала Слащева и часть конницы Шкуро.
Весь октябрь шли ожесточенные бои, однако выбить махновцев из захваченных ими городов белогвардейцы так и не смогли. Слащев писал: «Операции против Махно были чрезвычайно трудными. Особенно хорошо действовала конница Махно… Вообще же Михновские войска отличались от большевиков своей исключительной боеспособностью и стойкостью». 26 октября Махно предпринял дерзкий налет на Екатеринослав. Бои продолжались почти две недели, и к 9 ноября губернский центр полностью перешел под его власть.