Гринева мучает мысль о судьбе Маши. Ее прячет у себя попадья, от которой Гринев узнает, что Швабрин перешел на сторону Пугачева. Савельич сообщает Гриневу, что узнал в Пугачеве вожатого. Пугачев зовет Гринева к себе. С глазу на глаз Гринев честно признается, что не считает Пугачева царем. Пугачев отпускает Гринева в Оренбург, несмотря на то, что тот не скрывает, что продолжит бороться против него.
Пугачев наказывает Гриневу сообщить оренбургскому губернатору, что бунтовщики будут в городе через неделю. Сам Пугачев выезжает из Белогорской крепости, оставляя Швабрина комендантом. Савельич подает Пугачеву «реестр» разграбленного барского добра, Пугачев в «припадке великодушия» оставляет его без внимания и без наказания, наоборот, жалует Гриневу лошадь и шубу со своего плеча.
Маша заболевает.
Гринев едет в Оренбург к генералу Андрею Карловичу. Чиновники предлагают подкупить людей Пугачева (назначить за его голову большую цену). Урядник привозит Гриневу из Белогорской крепости письмо от Маши (Швабрин принуждает ее выйти за него замуж). Гринев просит генерала дать ему роту солдат и полсотни казаков, чтобы очистить Белогорскую крепость. Генерал, разумеется, отказывает.
Гринев и Савельич одни отправляются на помощь Маше. По дороге их хватают люди Пугачева. Пугачев допрашивает Гринева о его намерениях в присутствии единомышленников. Гринев признается, что едет спасать сироту от притязаний Швабрина. Разбойники предлагают разобраться не только со Швабриным, но и с Гриневым, а именно повесить обоих. Пугачев относится к Гриневу с явной симпатией, обещает женить его на Маше. Утром Гринев в кибитке Пугачева едет в крепость. В доверительной беседе Пугачев говорит ему, что хотел бы пойти на Москву. Пугачев рассказывает Гриневу калмыцкую сказку об орле и вороне.
В крепости Пугачев выясняет, что Швабрин издевается над Машей, морит ее голодом. Пугачев «волею государя» освобождает девушку и хочет тут же обвенчать ее с Гриневым. Швабрин выдает, что она дочь капитана Миронова. Пугачев решает, что «казнить так казнить, жаловать так жаловать», и отпускает Гринева и Машу.
По дороге из крепости солдаты арестовывают Гринева, приняв его за пугачевца, отводят к своему начальнику, которым оказывается Зурин. По его совету Гринев решает отправить Машу с Савельичем к своим родителям, а самому продолжать сражаться. Пугачева преследуют, ловят. Война заканчивается. Зурин получает приказ арестовать Гринева и отправить его под караулом в Казань в Следственную комиссию по делу Пугачева.
В связи с клеветническим доносом Швабрина Гринева подозревают в том, что он служил Пугачеву. Его приговаривают к ссылке в Сибирь.