В середине мая 225-й полк под командованием Ивана Решетникова с боями занял Старошахово, а кавалеристы 25-го и 75-го дивизионов продвинулись на Елань-Чишму. Две другие бригады, 73-я и 74-я, не сумели выбить противника с позиций у железнодорожного моста близ Абсалямова и перешли реку Ик в районе Кзыл-Яра, где саперами был наведен деревянный помост. 15 мая в три часа дня здесь переправился Домашкинский полк Сергея Сокола и передовой отряд Пугачевского полка. Командовал авангардом пугачевцев помощник комполка Алексей Потапов. На правом берегу эти части наступали на Уязы-Тамак. Кавалерийский эскадрон домашкинцев под командой Агата Аскерова зашел в тыл противника и лихим налетом расстроил его ряды. Занимавший село 13-й Уфимский полк и поддерживавшая его батарея понесли серьезные потери: три орудия, семь пулеметов, шестьдесят пленных, три походные кухни. Начальник 4-й Уфимской дивизии генерал Косьмин стремился предотвратить переправу чапаевцев и ликвидировать созданный ими плацдарм. Вечером 15 мая к Кзыл-Яру был переброшен дивизионный резерв — 16-й полк. Артиллерия белых разрушила деревянный мост, но вскоре саперы, воспользовавшись наступившей темнотой, исправили повреждения. На рассвете два пугачевских батальона и полк имени Степана Разина перешли на правый берег, развернулись в боевой порядок и сблизились с позициями противника. Командование белых проявило пассивность, которая привела к поражению: занимая господствующие высоты, командир неприятельского полка не решался на атаку, вероятно, опасаясь неудачной контратаки и измены среди мобилизованных солдат. Но неустойчивость в обороне проявляется сильнее, чем при наступлении, которое смягчает недостатки боевой подготовки и моральную слабость. Когда чапаевские полки начали атаку, солдаты одной из белых рот убили офицера и перешли к красным. Павел Петров отмечал, что красная пропаганда была достаточно эффективной в частях, укомплектованных самыми разными пополнениями, она била по самым уязвимым местам белой армии и белой власти на востоке: плохому снабжению, распространенному мордобою со стороны офицеров и унтеров, частой невыплате жалованья. Преувеличивая опасность восстановления «царских порядков» в армии и повседневной жизни, большевики акцентировали внимание на явных просчетах белой власти, ее неспособности прекратить бесчинства отдельных воинских начальников, грабежи и издевательства над крестьянами. Эта пропаганда имела успех не только среди сибирских и уральских крестьян, не сталкивавшихся с большевистскими практиками, но и среди жителей Поволжья, которым красные пропагандисты доказывали, что отказались от тотального изъятия излишков продовольствия и насаждения чуждых деревенской общине комбедов. В ситуации, когда грабили и те и другие, обещания сохранить крестьянам захваченную ими частновладельческую землю, оставить за ними часть урожая и даже повседневная деятельность красных нередко представлялись жителям деревни более привлекательными. «Громадное значение приобретали личные способности командиров полков и умелый подбор ими помощников. Там, где в полку находилось несколько офицеров, сработавшихся в смысле контрагигации, было всё хорошо; где этого не было — можно было ожидать всяких осложнений. Трудно было внедрить в сознание массы задачи белой власти, так как сама власть не всегда одинаково о них говорила. Ясно было одно — надо бороться с большевиками, а что же дальше?» — писал Петров.

13 мая части 27-й стрелковой дивизии под командованием Николая Вахрамеева заняли Бугульму. Бугурусланская наступательная операция Южной группы завершилась. 3-й и 6-й Уральские и 2-й Уфимский армейские корпуса Западной армии потерпели тяжелое поражение и отошли на восток на 120–150 километров. Красная армия перехватила инициативу на ключевом самаро-уфимском направлении Восточного фронта. Михаил Фрунзе и член Реввоенсовета Южной группы Валериан Куйбышев в своей статье в газете «Известия» писали:

«Блестяще закончившаяся Бугурусланская операция, в результате которой был разгромлен целый ряд дивизий противника, не только не приостановила нашего дальнейшего наступления, но по заранее построенному плану превратилась в новую, Бугульминскую операцию. И эта операция, рассчитанная не столько на занятие территории, сколько на разгром живой силы противника, проходит с большим успехом. Дороги фронта к тылу полны перебежчиками и пленными, весело идущими из колчаковского стана.

Сегодняшний день превзошел все предыдущие своим результатом: Н-ская дивизия (речь идет именно о чапаевцах. — П. А.) в районе юго-восточнее Бугульмы в один день забрала более 2000 пленных, 3 орудия, много пулеметов, винтовок и т. д. Эти трофеи взяты во встречном бою с перешедшим на широком фронте в контратаку неприятелем, в результате которого совершенно уничтожена одна бригада противника, один полк целиком взят в плен, другой наполовину изрублен нашей кавалерией, наполовину тоже полонен… Следствием этого разгрома неизбежно явится занятие на днях Бугульмы и Белебея. Настроение Красной Армии превосходное. Колчаковская армия рассыпается под ударами наших героев».

Спустя 20 лет Федор Новицкий высоко оценивал действия Чапаева в Бугурусланской операции: «Надо отметить, до какой степени Чапаев проявлял гибкость своего дарования: операция под Бугурусланом обосновывала весь свой успех на возможной экономии времени, на быстроте маневра, и мы видим со стороны Чапаева проявление кипучей деятельности, необычайного порыва, приводившего подчас к тому, что его части вырывались далеко вперед; но беды от этого не было и быть не могло, ибо с первого момента наступления нашей ударной группы от Бузулука в обход Бугурусланской группы противника участь врага по существу уже была предрешена; Чапаев это отлично понимал и потому не заботился о связи с соседями, а боялся лишь одного — упустить врага».

Но, как отметил Владимир Дайнес, не менее важную, чем чапаевцы, роль в Бугурусланской и Бугульминской операциях сыграла 26-я дивизия 26-летнего бывшего штабс-капитана Генриха Эйхе, которая и заняла Бугуруслан. Судьба красного командира, сражавшегося бок о бок с Чапаевым, сложилась драматично. Внезапные маневры Эйхе ставили в тупик неприятеля не меньше чапаевских. Его соединение уже после переброски 25-й дивизии против уральских казаков продолжало операции против белых армий на Урале, а затем добивало их в Сибири. После завершения Гражданской войны на Дальнем Востоке Эйхе командовал группой войск, сражавшейся против повстанцев Станислава Булак-Балаховича в Белоруссии, затем — Ферганской группой войск в Средней Азии. В 1923 году выпускника коммерческого училища демобилизовали из армии. Эйхе работал в Высшем совете народного хозяйства, затем — в Наркомвнешторге. В апреле 1938 года был арестован по доносу и осужден за участие в контрреволюционной группировке. По сравнению со многими соратниками по Гражданской войне Эйхе «повезло»: его не расстреляли по приговору суда, не забили во время допросов. Он выжил после шестнадцати лет, проведенных в лагерях и на поселении. Освобожден в 1954 году. Реабилитирован. Персональный пенсионер Генрих Христофорович Эйхе участвовал в работе общества ветеранов 5-й армии, писал и редактировал труды по военной истории. Умер в Москве в июле 1968 года, немного не дожив до 75-летия.

Фрунзе тем временем получил данные о сосредоточении Волжского корпуса в районе Белебея и перенес направление главного удара 5-й армии: теперь ей предстояло наступать главными силами, в том числе чапаевской дивизией, на Белебей. Вскоре 25-я дивизия перешла в подчинение Туркестанской армии. Фрунзе намеревался разгромить Волжскую группу и часть сил 4-й Уфимской стрелковой дивизии 2-го Уфимского корпуса противника в районе Белебея глубоким маневром чапаевской дивизии с севера, ударами 31-й стрелковой дивизии с юго-запада и 24-й стрелковой дивизии с юго-востока. Их действия обеспечивали 20-я стрелковая дивизия 1-й армии и 26-я стрелковая дивизия 5-й армии. Получив директиву, Чапаев решил разгромить неприятеля и довести его до состояния панического бегства. 75-я бригада должна была выступить во второй половине дня 16 мая, перейти в наступление и ранним утром 17 мая занять Белебей. Части 74-й стрелковой бригады получили задачу непрерывно преследовать противника, прижать его к реке Усень и не дать ему возможность вывести артиллерию.