К вечеру 16 сентября 1773 г. на хуторе Толкачева вблизи Бударинского форпоста собралось около 40 яицких казаков, служивых калмыков и татар. Был зачитан написанный Почиталиным указ к Яицкому войску, вызвавший всеобщее одобрение. Пугачёв указа не подписал, объяснив это тем, что до приезда в Петербург подписывать бумаг не может. Попросив собравшихся собрать по ближайшим форпостам и хуторам сторонников, Пугачёв решил на следующий день выступить к Яицкому городку.

 

17 сентября отряд в 60 человек с развёрнутыми знамёнами двинулся в поход, собирая на попутных форпостах и хуторах людей, при подходе к Яицкому городку 18 сентября отряд насчитывал около 200 человек. В скором времени к Пугачёву через Чаган перебрались отряды Д.Лысова, чуть позже А.Овчинникова, кроме того восставшие окружили и уговорили сдаться команду из 200 казаков войскового старшины А.Витошнова, отправленную на вылазку. Тем не менее сил для штурма городка было недостаточно и после повторного приступа 19 сентября Пугачёв с войском направились вверх по Яику. В этот же день были казнены 11 казаков из отряда Витошнова, отказавшихся признать Пугачёва государем.

У Рубёжного форпоста был собран круг, на котором войсковым походным атаманом был выбран Андрей Овчинников, полковником — Дмитрий Лысов, Андрей Витошнов получил звание есаула, Тимофей Мясников возглавил личную гвардейскую сотню Пугачёва. Как признавался на допросах сам Пугачёв, он мало управлял с этого момента своей армией, так как не знал ни местности, ни людей. Казаки сами вели переговоры на форпостах, станицах и хуторах, уговаривая товарищей присоединяться.

Выслав 20 сентября в Илецкий городок Овчинникова, на следующий день Пугачёв беспрепятственно въехал в него, приняв в войско илецкий казачий полк во главе с Иваном Твороговым. Взятие крепостей Яицкой линии — Россыпной, Нижнеозерной, Татищевой, Чернореченской, проходило по похожему сценарию, казаки переходили к Пугачёву, офицеры дрались до последнего, оставшихся в живых ждала виселица. После взятия Татищевой Пугачёву приглянулась дочь коменданта Елагина — Татьяна Харлова, вдова повешенного днём ранее коменданта Нижнеозёрной крепости З. И. Харлова. Он приказал отвести её в свою коляску, с ней оставили малолетнего брата.

Казаки, ревностно следившие за личными симпатиями Пугачёва, не допускали, чтобы при нём мог появиться кто-либо, влиявший на принятие решений. 3 ноября, воспользовавшись отлучкой Пугачёва, они застрелили Харлову с братом Николаем. Позднее так же самовольно они расправились с несколькими пленёнными офицерами, помилованными Пугачёвым и оставленными служить ему лично.

После взятия Чернореченской крепости Пугачёв был торжественно встречен в татарской Сеитовой слободе и Сакмарском городке, в котором несли службу откомандированные яицкие казаки. В Сеитовой слободе был составлен указ к мишарям и башкирам с призывом присоединяться к армии «государя», взамен обещалось владение лесами и реками, порохом и солью. Началось активное присоединение к восстанию башкир, татар, калмыков. 5 октября 1773 года Пугачёв подошёл к Оренбургу, часть оренбургских казаков — жителей Бердской слободы и Форштадта (казачьего пригорода Оренбурга) также влились в армию восставших. Началась осада, продлившаяся в итоге до середины марта 1774 года. Поспешно укрепив валы крепости, расширив и углубив ров, губернатор Рейнсдорп с офицерами, после нескольких вылазок, успешно отбитых пугачёвцами, приняли решение держать осаду. Одной из главных причин была боязнь перехода казаков и солдат к мятежникам.

После наступления холодов армия восставших перенесла лагерь в Бердскую слободу в нескольких верстах от Оренбурга. В шестиоконном доме казака Ситникова оборудовали царский дворец — «Золотую палату», стены внутри которой были обклеены золотой фольгой, именно он изображён на перовском «Суде Пугачёва». В течение всей осады Оренбурга в бердском лагере Пугачёв активно принимает участие в военном обучении и боевых действиях. Яицкие казаки признавали позднее, что он «…лучше всех знал, как в порядке артиллерию содержать», «… пушки и прочие орудия большею частию наводил сам», «…знал он, как палить из пушек, из других орудий, и указывал всегда сам канонирам» (из протоколов допросов И. Почиталина, Т. Подурова, М. Шигаева), сказывался значительный военный опыт.

В конце января 1774 года Пугачёв прибыл лично возглавить штурм городовой крепости Яицкого городка, где заперся правительственный гарнизон с оставшимися верными правительству казаками. К этому времени атаман Толкачёв, собрав на нижнем Яике людей и оружие, занял Яицкий городок, позднее к нему присоединился Овчинников, взявший перед этим Гурьев. Казаки, желая крепче привязать «царя» к войску, уговорили его выбрать себе жену из яицких девушек. Пугачёв после нескольких отнекиваний согласился. Заслали сватов — любимца Ивана Почиталина и атамана Михаила Толкачёва с женой, к приглянувшейся Пугачёву 17-летней Устинье Кузнецовой, дочери отставного казака Петра Кузнецова, участника восстания 1772 года. 1 февраля в Петропавловской церкви Яицкого городка состоялась царская свадьба, после чего Устинья была посвящена в сан «императрицы». Молодых поселили в доме бывшего атамана А. Н. Бородина. Священники, проведшие торжественную церковную службу венчания после подавления восстания были отстранены за это от должностей и лишены сана.

Узнав о проведённой во время его отсутствия вылазке оренбургского гарнизона, успешно отбитой основной армией восставших под командованием Шигаева, Подурова и Хлопуши, Пугачёв ненадолго возвращается в Бердскую слободу, поручив приготовить за это время подкоп под Михайло-Архангельский собор, где осаждённый правительственный гарнизон хранил порох.

В середине февраля он вновь вернулся в Яицкий городок, был проведён большой войсковой круг, на котором были выбраны войсковой атаман — Никита Каргин, и старшины — Перфильев и Фофанов. 19 февраля был проведён взрыв мины, заложенной с помощью подкопа. Взрыв полностью разрушил колокольню Михайловского собора, но заранее предупреждённые о подкопе, защитники крепости успели вынести пороховой запас и, несмотря на гибель 42 человек и ранение коменданта Симонова, защитники ретраншемента под командованием капитана Андрей Прохоровича Крылова (отца будущего баснописца) сумели отбить нападение восставших.

В марте, приехав в Берды после очередного неудачного приступа Михайло-Архангельского собора в Яицком городке, Пугачёв выслушал жалобы крестьян окрестных деревень на атамана Д.Лысова, который грабил их со своими казаками. Начав порицать его, Пугачёв пригрозил казнью. В ответ Лысов ткнул Пугачёва в бок пикой и убил бы, если бы не кольчуга, бывшая под верхней одеждой. Подоспевший Почиталин спас Пугачёва от следующих ударов. Несмотря на заступничество Шигаева за старого друга, на коленях умолявшего о помиловании, Дмитрия Лысова повесили в Бердской слободе.