Маневр Пугачева, повернувшего с Белорецкого завода на юг — юго-восток к Магнитной, ввел в заблуждение местное начальство. Командиры крепостей, лежавших вниз по Яику, вплоть до Орской и Озерной, посчитали, что он собирается вернуться к Оренбургу, просили помощи у Голицына. Пугачев же вышел из Магнитной 8 мая и, обойдя Верхне-Яицкую крепость (атаковать ее не решился), прошел Уральскими горами, уничтожая за собой мосты, переправы, к Карагайской, Петропавловской и Степной крепостям, Подгорному и Санарскому редутам. Гарнизоны Ступишин собрал в Верхне-Яицке. Там же находился Деколонг, пришедший с отрядом из Челябинска через Троицкую и Уйскую крепости.
В крепостях Пугачев не задерживался — расправившись с местными офицерами, отправлялся дальше. 19 мая он захватил Троицкую крепость, потеряв при этом 30 человек. Здесь казнили ее коменданта бригадира де Фейервара, других офицеров, всех, кто оказывал сопротивление. Узнав, что следом за ним идет Деколонг, Пугачев вывел свое войско из крепости, расположив его в полутора верстах от нее. Оно насчитывало до 10 тысяч человек.
Деколонг был вне себя от того, что Пугачев ускользнул от него у Верхне-Троицкой. В письме генералу Ска-лону он этого не скрывал: «Сия ядовитая скорпия», то есть Пугачев, благодаря «пронырствам своим», узнав о больших силах в крепости, «мерзкий свой оборот принял по краю Уральских гор в другую сторону». Благодаря «конным силам» Пугачев ушел от погони. Но Деколонг форсированным маршем преследовал его и 21 мая, в 7 часов утра, подошел к лагерю под Троицкой.
Повстанцы встретили карателей артиллерийским огнем, затем атакой всеми силами. После некоторого первого замешательства части Деколонга перешли в контратаку, и нестройная толпа пугачевцев обратилась в бегство. Сам Пугачев едва спасся (помогла свежая лошадь) от догонявших его казаков и драгун. Отряды Гагрина и Жолотова преследовали их на нескольких верстах. Пугачев потерял до четырех тысяч убитыми, 70 пленными, огромный обоз, 28 пушек, порох. Многие разбежались. Поражение было страшным. Погибли многие активные повстанцы. В плен попали Туманов и Шундеев — секретарь и повытчик Военной коллегии.
Пугачев, ранее намеревавшийся идти к Челябе, на север от Троицкой, отказался от этого намерения, повернул на северо-запад — через Нижне-Увельскую и Кичигинскую слободы пошел к Коельской крепости и заводам Исетского ведомства. За два дня вокруг него снова собралось до двух тысяч повстанцев, прежде всего заводских крестьян. Вольнонаемный работник с Златоустовского завода Иван Трофимов, принявший имя Алексея Дубровского, из мценских купцов, стал новым секретарем Военной коллегии; повытчиком — заводской крестьянин Герасим Степанов. Далее путь Пугачева лежал к Кундравинской слободе. Но сюда подходил с запада Михельсон.