7月13日，伏龙芝被任命为东方战线司令员，并代替已任命为陆军总司令的卡麦涅夫。之后，伏龙芝指挥东方战线的部队渡过白河，7月13日占领芝拉杜斯特，14日占领叶卡捷琳堡，在北面解放了比尔米。
1919年9月中旬，伏龙芝利用高尔察克一败涂地的有利局势，急令第4集团军沿乌拉尔河向古里耶夫实施强击，以分割哥萨克白匪乌拉尔斯克集团军，将其歼灭。在第11集团军和第1集团军右翼的配合下，第4集团军英勇战斗，歼敌大部，并将其余残匪驱逐到里海草原，迫其投降。10月中旬，邓尼金白匪军威胁察里津，列宁指示第11集团军转隶东南方面军。11月2日，伏龙芝命令土耳其斯坦方面军转入进攻，打响了乌拉尔斯克、古里耶夫战役。11月14日占领了乌拉尔工事。1920年1月5日，占领了古里耶夫。至此，红军出色地完成了列宁交给的解放乌拉尔的作战任务，打破了帝国主义干涉军企图使邓尼金与乌拉尔斯克哥萨克白匪军会合的计划。
这次战役，是在冬季和草原战区无道路等恶劣条件下实施的，它在苏联国内战争中历时最久（70个昼夜）、纵深最大（约500公里）。战役结束后，伏龙芝本人及其所指挥的兵团和许多指战员，皆获得了红旗勋章。
