Боевая группа, действовавшая под руководством Котовского, с приходом красных пересела на коней. Грозной опасностью на Украине стал головной атаман Симон Петлюра, приведший с собой гайдамаков в лазурно-голубых мундирах. Небольшой кавалерийский отряд начал пополняться и вскоре превратился в кавбригаду, которую влили в 45-ю дивизию под начальством Якира. Кавбригада Котовского славилась железной дисциплиной, что было довольно редким явлением для кровавого, смутного времени, когда жизнь отдельного человека ничего не значила. Слово Котовского было законом, ослушание грозило расстрелом на месте — о решительности комбрига, прошедшего через тюрьмы, каторгу, поединки с уголовниками, полицией и деникинской контрразведкой, ходили суровые рассказы. Но расстрелы пленных, всякая трусливая месть Котовскому были чужды.
Образу «благородного разбойника» он оставался верным всю жизнь. Не изменил своей привычке даже тогда, когда в числе пленных случайно обнаружился Хаджи-Коли — тот самый, с именем которого были связаны все аресты Котовского в дореволюционное время, включая последний, закончившийся вынесением смертного приговора. Опознав давнишнего врага, Котовский не пристрелил его тут же, как ожидал перепуганный пленник, а отпустил на все четыре стороны, мгновенно погасив вспыхнувшее было чувство личной мести.
Четыре месяца в условиях полного окружения бригада Котовского в составе 45-й стрелковой дивизии Якира отбивалась от численно превосходящих войск Петлюры. Недолго отдыхали в Рославле вырвавшиеся из кольца гайдамаков конники — под Петроградом загремели пушки, отражавшие наступление полков Юденича, и кавбригаду Котовского бросили спасать Северную столицу. После разгрома Юденича, в боях против которого отличился Котовский, бригада погрузилась в эшелоны, отправляясь на родной юг, а комбриг свалился в голодной столице в тифу. К нему приставили нескольких врачей, и они выходили его, окруженного уже тогда славой одного из самых боевых командиров красной кавалерии. Провожаемый как герой, защитник красного Петрограда Котовский в подаренной питерскими властями медвежьей дохе и с орденом Красного Знамени на груди тронулся в отдельном купе на юг, в Екатеринослав, где залечивала раны после боев с Юденичем его бригада. К месту расположения своих конников Котовский прибыл с супругой — познакомился в вагоне с едущей на фронт врачом, по дороге женился на ней и привез с собой.
В январе — феврале 1920 года отдельная кавбригада Котовского нанесла сокрушительные удары деникинцам. Как раскаченный тяжелый таран, расчленяла она толщу катившихся от Орла белых войск. На десятки километров в тыл заходили дорвавшиеся до большого дела котовцы, сеяли панику, отбивали обозы. Комбриг становился все более нетерпеливым, приближаясь к Одессе. Широко описан в литературе почти анекдотичный эпизод включения Котовского в телеграфный разговор, который вели между собой штаб белых на станции Раздельная и Одесса. Раздельная предупреждала одесский гарнизон, что Котовский в трех сутках пути от города и что надо предпринять неотложные меры для отражения красной конницы. В конце разговора Раздельная спросила, кто принял сообщение. «Котовский», — ответила Одесса. «Что за шутки в такое время?!» — возмущается в ответ телеграф. «Уверяю, что принял Котовский». Любитель остроумия, шуток, розыгрышей, позы, Котовский никогда не упускал возможности оседлать своего конька.