Верный своему принципу обнаружения «решающего звена», от которого зависит успех, Сталин обратил особое внимание на продовольственное обеспечение армии. Он сообщал корреспонденту, что «благодаря системе базисных пунктов, выделенных самими боевыми участками, фронт не испытывает нужды в продовольствии. В настоящее время ежедневный паек красноармейца состоит из 2 фунтов хлеба, мяса картофеля и капусты».

Одновременно он продолжал заниматься вопросами продовольственного снабжения центральной России, ради решения которых он прибыл в Царицын. Он докладывал Ленину: «Взятие Калача дало нам несколько десятков тысяч пудов хлеба… Уборка хлеба, плохо ли, хорошо ли, все же идет. Надеюсь в ближайшие дни добыть несколько десятков тысяч пудов хлеба и также отправить Вам… Я предписал котельниковскому уполномоченному организовать соление мяса в больших размерах, дело уже начато, результаты есть, и, если дело разрастется, то на зиму мяса будет достаточно (в одном Котельниковском районе скопилось 40 тысяч голов крупного скота)».

Сталин придавал большое значение и пропагандистской работе среди солдат. Он заботился о распространении советских газет и других видов информации в частях, о награждении частей знаменами, а отдельных красноармейцев отличительными знаками.

Всесторонняя подготовка армии и тыла Царицынского фронта принесла свои плоды. В ходе своего наступления, начатого в конце июля, армии генерала Краснова подошли к Царицыну. 18—20 августа развернулись бои на ближних подступах к городу. Именно на 18 августа был назначен мятеж под руководством Носовича, но заговор уже был раскрыт и заговорщики арестованы. Части Краснова были разбиты и в начале сентября отброшены за Дон. Первая победа была отмечена парадом красных частей в Царицыне 10 сентября.

Второе наступление Донской армии (45 тысяч штыков и сабель) началось в конце сентября. Ей противостояла объединенная 10-я армия под командованием Ворошилова (54 тысячи штыков, 10 тысяч сабель, 195 орудий). В эти дни от Сталина, который держал под контролем все нити управления, требовалось максимальное внимание к боевым действиям, но его постоянно отвлекали интриги, которые разгорелись в это время. 3 октября Троцкий потребовал реорганизовать руководство Царицынским фронтом, приказав Сталину и Минину образовать революционный совет Южного фронта и поместить его штаб в Козлове. Приказ Троцкого завершался предупреждением: «Неисполнение в течение 24 часов этого предписания заставит меня принять суровые меры». Сталин и Ворошилов тут же опротестовали этот приказ обращением к Ленину. Однако вскоре Сталину пришлось выехать в Москву. Конфликт закончился компромиссом: был создан новый Реввоенсовет Южного фронта, Ворошилов утвержден командующим 10-й армией, а Сталин включен в состав Реввоенсовета республики.

Сталин вернулся в Царицын, когда части генерала Мамонтова вышли к Царицыну и через пять дней оказались в нескольких километрах от города. Руководство Царицынского фронта сосредоточило чуть ли не всю артиллерию на наиболее опасном участке, что и решило исход сражения. 16—17 октября в тяжелых боях белые понесли серьезные потери, начали отступать и 25 октября вновь отошли за Дон.

Через два месяца, 1 января 1919 года, белые начали третье наступление на Царицын. Однако после полутора месяцев тяжелых боев 10-я армия еще раз отбила белых. Планы белых армий юга и востока России соединиться вновь были опрокинуты. Лишь 30 июня 1919 года в ходе наступления Кавказской армии генерала П.Н. Врангеля Царицын был сдан, но к этому времени Восточный фронт Красной Армии отодвинулся за Урал, и поэтому у белых не было возможности соединить силы юга и востока. Все эти события происходили, когда Сталин уже находился далеко от Царицына.

Пока под Царицыном шли напряженные бои, имевшие решающее значение для судьбы Советской республики, Троцкий не прекращал интриг против Сталина и Ворошилова. Выступая на съезде Советов с докладом, посвященным первой годовщине Октябрьской революции, Троцкий, по словам его биографа И. Дейчера, «не жалел черной краски для того, чтобы описать состояние 10-й армии». По Троцкому получалось, что 10-я армия и ее руководство были чуть ли не источником всех бед Советской республики. Разумеется, Царицынский фронт имел немало недостатков в организации, в том числе и порожденных чрезмерным самомнением «красных командиров» и их преувеличенным недоверием к «военным специалистам». Однако вряд ли справедливо столь низко оценивать действия этой армии. Ведь именно она успешно обороняла город, игравший ключевую роль в снабжении центральной России хлебом. Интриги Троцкого были не бесплодными. В конечном счете Сталин был отозван из Царицына, а Ворошилов снят с поста командующего 10-й армией.

Однако Ленин и другие руководители страны уже оценили заслуги Сталина в обороне Царицына и признали его умение решать военные вопросы. 30 ноября 1918 года Сталин был назначен заместителем председателя только что созданного Совета рабочей и крестьянской обороны (председателем был назначен Ленин). Кроме В.И. Ленина и И.В. Сталина в состав Совета вошли председатель Реввоенсовета Л.Д. Троцкий, нарком путей сообщения В.И. Невский, замнаркома продовольствия Н.П. Брюханов, председатель Чрезвычайной комиссии по снабжению Красной Армии Л.Н. Красин.

Новый орган управления стал главным военно-хозяйственным и планирующим центром республики во время Гражданской войны, и деятельность Реввоенсовета во главе с Троцким и других военных органов была поставлена под его контроль. Сталин принял самое активное участие в работе вновь созданного Совета. В начале декабря 1918 года он проводит несколько заседаний Совета, посвященных вопросам упорядочения железнодорожного транспорта, и выступает на них с докладами. В конце декабря 1918 года Сталин делает доклад о положении в прифронтовой полосе.

Обстановка на фронтах республики постоянно требовала напряженного внимания, а порой и принятия чрезвычайных мер. В конце 1918 года на Восточном фронте началось наступление армий Колчака, которые 25 декабря заняли Пермь. Вновь, как и летом 1918 года, возникла угроза прорыва белых армий в центральные районы России с востока. 1 января 1919 года решением ЦК и Совета обороны была создана партийно-следственная комиссия в составе И.В. Сталина и Ф.Э. Дзержинского для выяснения причин сдачи Перми. 5 января Сталин и Дзержинский прибыли в Вятку, а затем в Глазов.

Постоянно перемещаясь между этими городами, они пробыли на северном участке Восточного фронта почти месяц, прежде чем вернулись в Москву и представили отчет своей комиссии Ленину. Но уже в письме и предварительном докладе Ленину из Вятки, выступлении перед партийным и советским активом Вятки и в отчете комиссии содержался глубокий анализ причин поражений Красной Армии и перечень мер, которые позволили бы предотвратить их. Их авторы подчеркивали тяжелое состояние частей Красной Армии в период боев под Пермью («усталая и истрепанная, плохо довольствуемая 29-я дивизия», «скверно обутая 30-я дивизия», сражавшиеся «при 35-градусном морозе») и обращали внимание на неспособность этих слабых частей (17 тысяч штыков и сабель) прикрыть фронт, растянутый на 400 км, и выдержать натиск «превосходных свежих сил противника».

Между тем, по словам Сталина и Дзержинского, военное руководство Советской России прислало на помощь измученным войскам бригаду из трех полков с большим опозданием, «уже после падения Перми».

Сталин и Дзержинский указывали, что «присланное Главкомом части ненадежны, частью даже враждебны нам и нуждаются в серьезной фильтровке». В отчете комиссии было сказано: «Первое же знакомство с бригадой показало, что она не имеет ничего общего с Красной Армией (явно контрреволюционное настроение, озлобленность против Советской власти, наличность внутри бригады сплоченной группы кулацких элементов, угрозы «сдать Вятку» и прочее). Кроме того, бригада и в боевом отношении не подготовлена (не умеет стрелять, обоз у нее летний), командиры не знают своих полков, политическая работа мизерная». В письме от 5 января Сталин и Дзержинский докладывали: «абсолютно необходимо срочно перекинуть из России в распоряжение командарма по крайней мере три совершенно надежных полка… Без такой меры Вятке угрожает участь Перми».