Первоначальные легкие победы восставших объяснялись переводом лучших войск с Урала на театр турецкой войны. Но правительство вскоре двинуло против восстания Пугачева надежные части во главе с опытным генералом А. Бибиковым. 22 марта 1774 г. Емельян Пугачев был разбит Бибиковым у крепости Татищевой, потеряв полторы тысячи убитыми и 36 пушек, а правительственные войска освободили Оренбург и Яицкий городок от осады.
Воспользовавшись весенней распутицей и скоропостижной кончиной Бибикова, Пугачев оторвался от погони и с небольшим числом приверженцев сделал стремительный бросок к северу, на уральские заводы. С его приходом там начали восставать приписные рабочие и крестьяне. К бунту примкнуло немало башкир с их давней племенной неприязнью к русской власти. Вокруг Пугачева опять собралось 5–10 тыс. человек, хотя это были уже не казаки, а лишенная всяких боевых качеств разношерстная толпа.
Добравшись до Камы, Пугачев взял города Осу, Ижевск, Воткинск, а затем неожиданно объявился под стенами Казани, гарнизон которой ушел сражаться с ним в Оренбург. Самозванец захватил и страшно разорил Казань, но подоспевший вскоре Михельсон нанес ему новое тяжелое поражение.
Всего с 500 казаками Пугачев ушел за Волгу, и здесь восстание разгорелось снова. Емельян прошел уже большую часть пути от Казани до Нижнего Новгорода, но на Москву идти не рискнул и повернул на юг, в сторону Дона и Кубани.
Заключив Кючук-Карнаджийский мир с турками, Екатерина II двинула против восстания новые силы во главе с П. И. Паниным и А. В. Суворовым. Пугачев надеялся, что крестьянскую войну поддержит казачий Дон, но донское войско объявило его самозванцем и присоединило свои полки к силам правительства.
С 30 казаками Пугачев перешел на восточный берег Волги, думая бежать в казахские степи. Однако по пути спутники схватили его и выдали властям.
Пугачев был приговорен к четвертованию (Екатерина II из гуманности велела отрубить ему голову), его казнили 10 января 1775 г. Его родная станица Зимовейская была переименована в Потемкинскую.
Подавив последние очаги восстания Пугачева, Екатерина в конце 1775 г. объявила прощение уцелевшим его участникам, но повелела для полного уничтожения памяти о мятеже переименовать реку Яик в Урал, Яицкий городок – в Уральск, а яицкое казачье войско – в уральское.