Антонов именовал себя независимым эсером, хотя при этом не считал себя членом эсеровской партии. Оторванный от центральных органов партии, не имея с ними никакой связи, без идейного партийного руководительства, он остался на позиции эсеровской партии до ее раскола. Ни общероссийское, ни губернское руководство эсеров не было причастно к движению, которое организовывал Антонов. ЦК Партии социал-революционеров (ПСР) не выдвигал тогда «на повестку дня» вооруженного восстания против коммунистов, считая, что разрозненные, стихийные выступления крестьян не приведут к победе, а только усилят красный террор. Лидеры эсеров надеялись на мирную акцию — крестьяне в своих коллективных «приговорах» должны были предъявить свои требования властям. В мае 1920 года ЦК ПСР предложил создавать в селах «Союзы трудового крестьянства», которые должны были стать альтернативой большевистским советам. Тогда же тамбовские эсеры начали восстанавливать эсеровские «Крестьянские братства».

После того как в конце 1919 года ЧК разгромила Тамбовский губком ПСР, эсеровское движение в губернии вышло из-под контроля Центрального комитета партии. Тамбовский губком ПСР требовал от Антонова прекратить называть себя эсером, подчиниться тактике партии, отказаться от террористической борьбы. Эсеры из Тамбовского губкома считали, что атаман провоцирует власти, что он собрал «шайку... которая перебила из-за угла до 200 совработников в Кирсановском уезде». Но атаман был сторонником «независимой партизанской тактики» и не желал слушать приказы эсеровских «бюрократов».

Весной 1920 года села Тамбовщины поднялись на новое восстание против диктатуры пролетариата. В марте началось выступление крестьян в Борисоглебском уезде, которое быстро распространилось на Воронежскую губернию. Против восставших была направлена группа Войск внутренней охраны республики (ВОХР) в составе пяти стрелковых батальонов, двух эскадронов, двух батарей и столько же бронепоездов. Эти войска на время погасили пламя восстания. Однако в апреле восстание возобновилось в Борисоглебском и Шацком уездах. Подразделения ВОХР не сумели справиться с восставшими, и только войска Орловского военного округа временно «умиротворили» Тамбовщину.

В начале мая произошло выступление крестьян в Рамзинской волости Тамбовского уезда, разгромивших продотряд и волостной совет. Тогда же вспыхнули локальные восстания в Лебедянском, Козловском, Темниковском и Кирсановском уездах. В мае на Тамбовщине появляется целая «зеленая армия» — до пяти тысяч повстанцев и дезертиров, базировавшихся в густых лесах, тянувшихся от Кирсанова до Моршанска. Антонов, пользуясь моментом, стремился организовать и поставить под свой контроль «зеленую армию» дезертиров.

Во второй половине августа 1920 года на Тамбовщине началась «масличная неделя» по сбору продразверстки, а в сентябре проходила дополнительная ссыпка зерна в рамках «недели помощи фронту». Согласно планам продразверстки, по Тамбовской губернии планировалось собрать 11 миллионов пудов зерна. Обстановку, в которой собиралась продразверстка на Тамбовщине, можно представить по строкам письма коммуниста-тамбовца Исполатова «самому» Ленину: «При взимании государственной разверстки особенно ярко обнаружилась вся наглость, жестокость, своекорыстие, беспощадность этих людей в виде различных незаконных конфискаций без соответствующих протоколов или неправильно составленных, с пропуском взятых вещей, под свист нагаек, битье прикладами, пьяный разгул, издевательства, истязания, изнасилования жен красноармейцев, находившихся на фронте и теперь вернувшихся, — при сплошном вое баб и крике детей».

Даже видный коммунистический публицист Воронский тогда писал, что «мужики поднялись с дрекольем из-за голода». В обзоре Особого отдела Тамбовской губЧК указывалось: «В 1920 г., в связи с частичным неурожаем, началось усиленное взимание разверстки, доходившее в некоторых местах Тамбовской губернии до геркулесовых столпов и своими методами не уступая методам инквизиций... Продразверстка процветала, деятельность отдельных советских и партийных работников — любителей крестьянских перин, самоваров и лошадей — оставалась безнаказанной».

В этой обстановке, в атмосфере повышенной секретности, 10 августа 1920 года был проведен съезд тамбовских эсеров-антоновцев и крестьянских делегатов, принимавших участие в подготовительной работе к вооруженному выступлению. На съезде был утвержден план восстания и его лидер — Александр Антонов.

Антоновское восстание вспыхнуло 19 августа (по другим данным — 26 августа), когда во время сбора продразверстки в крупном тамбовском селе Каменка Кирсановского уезда жители взялись за винтовки. Каменские крестьяне под руководством эсера Плужникова разогнали местный совет и вооружились припрятанным Антоновым оружием. Плужников провозгласил Антонова руководителем восстания. В это же время у станции Облавка и в районе Уваровских лесов появился конный отряд самого Антонова численностью 300 всадников и пехотинцев, который стал ядром будущей армии Тамбовского края. Уже 25 августа этот отряд принял первый бой с красными. 26–30 августа восстали еще несколько десятков деревень Тамбовского, Борисоглебского, Козловского и Кирсановского уездов.

Уже в конце августа 1920 года восставшие собрали отряд в несколько тысяч бойцов. В сентябре был сформирован Первый Каменский кавалерийский партизанский полк, который стал основой «Народной армии» атамана Антонова. В начале сентября Антонов занял Инжавино и повел до восьми тысяч восставших на Тамбов. Армия повстанцев оказалась в 12 километрах от города. Но большая часть бойцов была вооружена только пиками, вилами, топорами. Только у четырех тысяч антоновцев имелось стрелковое оружие и на всю «армию» — ни одной пушки и всего четыре пулемета.

В первый месяц восстания кровавые бои происходили за станцию Инжавино, которая несколько раз переходила из рук в руки. Отряды антоновцев проводили налеты на совхозы и коммуны, ссыпные пункты, местные органы власти, повреждали средства связи, железные дороги, мосты, сжигали станции. На Тамбовщине было уничтожено свыше 50 совхозов и до десяти различных заводов. Советские источники указывают, что повстанцы казнили свыше двух тысяч советских работников и коммунистов.

В сентябре каратели особых частей Войск внутренней охраны республики (ВНУС) решили «умиротворить» восстание методами террора — сжиганием «бандитских» селений, конфискацией имущества и скота у крестьян мятежных сел Кензарь, Периксы, Новосельское и др. Одни села были снесены с лица земли, в других — был расстрелян каждый пятый мужчина. Командование красных приказало перейти к «полному фуражированию» и направлению всего мужского населения мятежных сел в лагеря принудительных работ. На территории Тамбовской губернии было арестовано ядро партийных организаций эсеров и левых эсеров, хотя восстание, как уже упоминалось, началось вопреки указаниям местных эсеровских организаций, которые считали его «голой партизанщиной, без лозунгов, без идей, без программ».

Части подавления были разделены на два основных отряда. Первый отряд в 1300 бойцов при 20 пулеметах и трех орудиях стремился навязать открытый бой основным подразделениям Антонова. Второй отряд в 1500 бойцов при 15 пулеметах и трех орудиях исполнял карательные функции в «районе ликвидации восстания».