Реввоенсовет Восточного фронта 20 июня приказал срочно наступать на Самару и Бузулук совместно с оренбургской группой. И одновременно — «надавливать на Уральск», удерживая занимаемую территорию и восстанавливая железную дорогу. 21 июня бригада Николаевских полков получила распоряжение вернуть важную станцию Семиглавый Мар.

Советская власть формировала новые войсковые части, но до поры до времени не отказывалась от переговоров с Уральским войсковым правительством. Вероятно, в казачьем отделе ВЦИКа надеялись, что уральские казаки, отличавшиеся от других казачьих войск более демократичным общественным устройством, охотнее других поддадутся их агитации. В апреле в Уральск была направлена первая делегация для переговоров с уральским правительством под руководством казака Ивана Ружейникова. Войсковое правительство выслало делегацию из пределов области. В начале июня Совнарком направил в Саратов новую делегацию для заключения перемирия с уральскими казаками. Кроме Ружейникова в нее входили казак Филипп Неусыпов и иногородний Иван Ульянов. Делегацию снабдили большим количеством экземпляров обращения ВЦИКа «К трудовому казачеству», в котором руководители РСФСР обещали казакам сохранить за ними право на традиционное устройство и занятия в случае признания советской власти. Однако переговоры после майских боев оказались невозможными. 18 июня Неусыпов и два его ординарца пересекли линию фронта, но вскоре были схвачены. Неусыпова подвергли пыткам и 25 июня казнили. Двух красноармейцев, сопровождавших посланца советского правительства, казаки отпустили после издевательств, избиений и банального грабежа: их раздели до нижнего белья и отобрали лошадей. Убийство парламентера, что противоречило всем обычаям и правилам войны, не прибавило авторитета руководителям Войскового правительства и командованию Уральской казачьей армии. Ожесточение войны нарастало.

Чапаевцы тем временем предприняли успешную атаку на Семиглавый Мар. 22 июня штаб Особой армии доносил в Реввоенсовет: «Казаки были взяты в кольцо выставленной нами артиллерией… Предполагалось концентрическим наступлением захватить казаков в пехотное кольцо. Казаки избежали полного разгрома лишь благодаря крайней пересеченности местности и бегству, имевшему панический характер. Урон со стороны казаков под действием нашего артиллерийского ураганного огня — огромный. Со стороны казаков было выставлено до 16 сотен. Станция Семиглавый Мар нами занята… Настроение в войсках отличное». Обращает на себя внимание то, что Чапаев намеревался окружить конных казаков пехотным кольцом — это действительно новое слово в военном искусстве.

Вскоре казаки попытались стремительной атакой вернуть оставленную станцию, но потерпели неудачу. А затем Чапаев доложил о еще одной победе. После неудачного столкновения с чапаевской пехотой и кавалерией казачья сотня вызвала подкрепление: конный и пеший полки при трех орудиях. Чапаеву также отправили подмогу — два батальона пехоты. «В 8 часов вечера полк кавалерии пошел облавой на фланги, где был слева встречен ротой пехоты, а справа нашей кавалерией. Пехота сошлась на расстоянии 400 шагов, уже с той и другой стороны готовились к штыковой атаке, но в это время нашим орудийным огнем была сбита батарея противника и стали бить по коневодам. Пехота противника дрогнула и стала убегать, но преследовать ее было невозможно, потому что стало темно и мы далеко отошли от своих главных сил, где находился парк. По словам вольных жителей, всю ночь казаки убирали тела оставшихся на поле; особенно много побито лошадей. У нас раненых два человека и один разбил ногу — упал с орудия во время преследования противника».

Казаки отступили, продолжая защищать дорогу на Уральск. 3 июля Чапаев участвовал в совещании командного состава армии, на котором обсуждался план боевых действий против казаков. Наступление на Уральск признали крайне необходимым, его начало назначили на четыре часа утра 5 июля. Планировалось занять село Красненькое, пополнить запасы снарядов и патронов, после чего возобновить активные действия.

Чапаевцы, бывшие вместе с Московско-Саратовским полком главной ударной силой армии, несмотря на жару и регулярные налеты конницы противника продолжали продвигаться на Уральск. 7 июля они вышли на ближние подступы к казачьей столице и Чапаев сообщил в штаб армии: «Николаевской бригадой были выбиты из пос. Ермишкино… один полк пехоты и полк кавалерии при двух орудиях и прикрытии бронированного поезда. В настоящее время наш 1 полк стоит в пос. Ермишкино, 2 Николаевский — в четырех верстах от Зеленого форпоста или же ст. Деркул. Линия железной дороги сохранена.

После боя в пос. Ермишкино полки противника отошли в Зеленый форпост, где и портят станцию Деркул, которую при всем моем желании нужно сохранить, но одному полку двигаться вперед рискованно. Противнику пришло подкрепление еще из Шипово, один полк кавалерии, который нами обнаружен и обстрелян артиллерией…

Мы свою задачу выполнили свято, но вы почему-то задерживаетесь и нам не даете ходу. Солдаты рвутся вперед. При содействии вашем желательно было бы на третьи сутки обедать в г. Уральске. Ждем вас».

На следующий день бригада Николаевских полков при поддержке Новоузенского полка двинулась на станцию Переметная, но встретила сопротивление казаков, упорно защищавших свою столицу. Уральцы не позволили продвинуться красным полкам дальше пяти километров, а в ночь на 9 июля атаковали их тылы в районе Халилова, нанеся серьезный урон обозам.

Утром стало известно, что ожидавшийся из Саратова поезд с продовольствием и боеприпасами не прибыл, так как не удалось восстановить взорванный у станции Шипово мост. В частях армии, испытывавших острый недостаток снабжения, начался ропот, распространялись слухи об измене командования. Чапаев провокационные разговоры пресекал, но на очередном совещании жестко спросил Ржевского о причинах затруднений. Ржевский объяснил ситуацию, и его ответы, похоже, удовлетворили комбрига. Тем не менее стало ясно, что имеющихся сил для взятия Уральска недостаточно, и, опасаясь удара казаков в тыл, командование Особой армии распорядилось начать отход.

В конце 1930-х годов распространялась версия, что неудача под Уральском стала результатом измены командовавшего армией Ржевского и члена Военного совета, бывшего балтийского матроса Тихона Хвесина, уничтоженного в годы сталинских репрессий. Но в более ранних воспоминаниях участников боев под Уральском об измене Ржевского не говорилось. Другие высказывали мнение, что Ржевский был слабым командующим, некомпетентным в военном деле, пытавшимся уклониться от принятия важных решений, из-за чего он постоянно собирал совещания комсостава, отрывавшие Чапаева и его соратников от управления войсками. Чапаевец Иван Кутяков незадолго до своей гибели называл командарма «беспомощным, выжившим из ума стариком», другие авторы обвиняли Ржевского в том, что он был ставленником Троцкого, в критический момент испугался ответственности и, симулировав болезнь, лег в госпиталь.

Такие объяснения — еще одна попытка дать простой ответ на сложные вопросы о причинах неудачи второго наступления на Уральск. Как отмечает Владимир Дайнес, версия о «медвежьей болезни» Ржевского не подтверждается документами, он продолжал руководить армией и в середине июля, отдавал распоряжения о порядке отхода боевых частей и выводе тыловых обозов и подразделений. В числе других распоряжений командарма Ржевского — приказ Чапаеву об организации выхода из вероятного окружения: «Военным руководителем названной операции назначается командир бригады Николаевских полков т. Чапаев, которому перейти в короткое и решительное наступление с целью оттеснения противника. Для чего использовать всю артиллерию, развив ураганный огонь. Излишние обозы расположить в лощине к западу от Семиглавого Мара».