Пугачев и Белобородов, ведая, что усталость войска и изнурение лошадей не позволят Декалонгу воспользоваться своею победою, привели в устройство свои рассеянные толпы и стали в порядке отступать, забирая крепости и быстро усиливаясь. Майоры Гагрин и Жолобов, отряженные Декалонгом на другой день после сражения, преследовали их, но не могли достигнуть.
Михельсон между тем шел Уральскими горами, по дорогам малоизвестным. Деревни башкирские были пусты. Не было возможности достать нужные припасы. Отряд его был в ежечасной опасности. Многочисленные шайки бунтовщиков кружились около его. 13 мая башкирцы, под предводительством мятежного старшины, на него напали и сразились отчаянно; загнанные в болото, они не сдавались. Все, кроме одного, насильно пощаженного, были изрублены вместе с своим начальником. Михельсон потерял одного офицера и шестьдесят рядовых убитыми и ранеными.
Пленный башкирец, обласканный Михельсоном, объявил ему о взятии Магнитной и о движении Декалонга. Михельсон, нашед сии известия сообразными с своими предположениями, вышел из гор и пошел на Троицкую в надежде освободить сию крепость или встретить Пугачева в случае его отступления. Вскоре услышал он о победе Декалонга и пошел на Варламово с намерением пресечь дорогу Пугачеву. В самом деле, 22 мая утром, приближаясь к Варламову, он встретил передовые отряды Пугачева. Увидя стройное войско, Михельсон не мог сначала вообразить, чтоб это был остаток сволочи, разбитой накануне, и принял его (говорит он насмешливо в своем донесении) за корпус генерал-поручика и кавалера Декалонга; но вскоре удостоверился в истине. Он остановился, удерживая выгодное свое положение у леса, прикрывавшего его тыл. Пугачев двинулся противу его и вдруг поворотил на Чербакульскую крепость. Михельсон пошел через лес и перерезал ему дорогу. Пугачев в первый раз увидел перед собою того, кто должен был нанести ему столько ударов и положить предел кровавому его поприщу. Пугачев тотчас напал на его левое крыло, привел оное в расстройство и отнял две пушки. Но Михельсон ударил на мятежников со всею своею конницею, рассеял их в одно мгновение, взял назад свои пушки, а с ними и последнюю, оставшуюся у Пугачева после его разбития под Троицкой, положил на месте до шестисот человек, в плен взял до пятисот и гнал остальных несколько верст. Ночь прекратила преследование. Михельсон ночевал на поле сражения. На другой день отдал он в приказе строгий выговор роте, потерявшей свои пушки, и отнял у ней пуговицы и обшлага, до выслуги. Рота не замедлила загладить свое бесчестие