В Цхинвал на помощь югоосетинским ополченцам из России стали прибывать добровольцы из Северной Осетии и казаки.
20 мая, когда грузинскими боевиками были убиты 36 жителей Южной Осетии, пробиравшихся в Северную, начались активные боевые действия. Они оказались жестокими и разрушительными для крошечной республики. Всего с ноября 1989 года по 14 июля 1992 года, когда, согласно сочинским договоренностям, в республику вошли трехсторонние миротворческие силы, республика потеряла 1500 человек, в том числе среди мирных граждан вследствие многомесячного обстрела Цхинвала, а также полного уничтожения (сожжения) 111 деревень. Около 2500 человек были ранены. Огромное число людей (иногда называют цифру свыше 50 % населения республики) стали беженцами.
Беженцы, которым приходилось пересекать территории, контролируемые грузинскими силами, подвергались вооруженным нападениям. Известны несколько случаев массовых расправ над беженцами-осетинами. Одним из наиболее известных случаев является расстрел осетинских беженцев на Зарской дороге. 20 мая 1992 года на дороге через село Зар колонна беженцев (преимущественно старики, женщины и дети) из Южной Осетии была остановлена грузинскими вооруженными формированиями и расстреляна в упор из автоматов. В результате нападения погибло более 30 человек. 18 марта 1991 года близ села Ередви грузинские вооруженные формирования после пыток заживо похоронили 12 осетин.
1 сентября 1991 года Южно-Осетинская Советская Демократическая Республика была переименована в Республику Южная Осетия. К этому времени в Южной Осетии была создана хорошо вооруженная, оснащенная тяжелой боевой техникой «Национальная гвардия», а ее создатель бизнесмен Тезиев стал премьер-министром.
На итоговый результат военных действий в значительной степени повлияла политическая нестабильность в самой Грузии, где в конце 1991 — начале 1992 года началась гражданская война. Новое грузинское руководство (Эдуард Шеварднадзе, Тенгиз Китовани иДжаба Иоселиани) весной 1992 года вновь спровоцировало военные действия в Южной Осетии. К середине июня грузинские отряды вплотную подошли к Цхинвалу, что создало реальную угрозу захвата города. Но под давлением российского руководства, однако, Эдуард Шеварднадзе был вынужден пойти на уступки и начать переговоры о мирном урегулировании.
Боевые действия, сошедшие на уровень одиночных огневых контактов и рейдов, были прекращены после подписания Дагомысских соглашений между Россией и Грузией. 14 июля 1992 года в зону конфликта были введены миротворческие силы в составе трех батальонов (российского, грузинского и осетинского).