В конце мая восемнадцатого в Новониколаевске началось вооруженное восстание против большевиков. Это дало толчок и томским офицерам, которые выступили 27 мая. Параллельно начался мятеж чехословаков. Томским восстанием командовал полковник Пепеляев. 31 мая в городе была установлена власть Сибирского правительства Петра Вологодского. По поручению правительства Пепеляев создал Первый Средне-Сибирский стрелковый корпус, во главе которого и встал. С ним он двинулся по Транссибу на восток, чтобы освобождать Сибирь от большевиков.
18 июня пепеляевцы взяли Красноярск, 20 августа освободили Верхнеудинск, 26 августа пала Чита. Двигаясь дальше на восток по Транссибу, Пепеляев свернул войска на Китайско-Восточную железную дорогу для встречи с командиром забайкальских казаков атаманом Семеновым. Встреча произошла в конце августа на станции Оловянная. За этот поход Сибирское правительство произвело Пепеляева в генерал-майоры и наградило Георгием третьей степени.
По приказу Уфимской директории корпус Пепеляева перебрасывался на запад Сибири, а самого Анатолия Николаевича произвели в генерал-лейтенанты. С осени восемнадцатого его группировка находилась на Урале. В ноябре Пепеляев участвовал в пермской операции против красных. И тогда же узнал о перевороте в Омске, который привел к власти Колчака.
Пепеляев сразу признал верховную власть адмирала, так как ему была не по душе власть эсера Авксентьева. 24 декабря восемнадцатого года Пепеляев занял брошенную большевиками Пермь, взял в плен более двадцати тысяч красноармейцев и всех отпустил по домам.
В марте девятнадцатого началось всеобщее наступление колчаковцев, и Пепеляев двинул свой корпус на запад. К концу апреля армия Колчака была переформирована, Пепеляев стал командиром Северной группы Сибирской армии. А фронт тем временем замер. Только 30 мая Пепеляев смог начать наступление на Вятку, на соединение с войсками Миллера. В начале июня Пепеляев взял Глазов. Но через три дня его группа была остановлена. За последовавшим отступлением военная удача отвернулась от Пепеляева. В июле девятнадцатого Колчак переформировал свои части и образовал Восточный фронт, который был разделен на четыре армии. Командиром Первой армии был назначен генерал-лейтенант Пепеляев. Начальником своего штаба он назначил новоиспеченного генерал-майора Мизинова, которого знал больше года как боевого, дельного и толкового офицера.