С этого времени начался новый, важнейший период в жизни Сергея Сергеевича. Он не противодействовал революционным начинаниям солдатских масс и их выборных органов, наоборот, вместе с ними охотно и упорно постигал политическую науку, живо воспринимая большевистскую агитацию и пропаганду, жадно ловя большевистское печатное слово. Решающий перелом произошел после знакомства с работами Ленина.
Ленинские статьи произвели на Каменева ошеломляющее впечатление. Они осветили ярким огнем все острые, злободневные вопросы и открыли совершенно; новые горизонты в мировоззрении командира революционного полка. Нараставшая с каждым часом политическая сознательность при крепкой связи с солдатскими органами и при искреннем сближении с самой солдатской массой быстро решила дело.
Общим солдатским собранием полка Сергей Сергеевич Каменев был избран полковым командиром. С этого времени он навсегда встал в ряды рабочих и крестьян, борющихся за свое социальное освобождение, за власть трудящихся, за диктатуру пролетариата.
Товарищеская связь с армейскими общественными организациями и твердое проведение в жизнь революционных мероприятий создали вокруг имени С. С. Каменева заслуженный авторитет. Он был выдвинут солдатскими комитетами и назначен начальником штаба 15-го стрелкового корпуса. Здесь встретил Октябрьскую революцию и безоговорочно признал советскую власть. Вскоре армейский комитет переместил его на более высокий пост — начальника штаба III армии, в Полоцк.
Старая армия уже агонизировала, и последующая работа Сергея Сергеевича свелась к спасению от немцев боевой техники вывозом ее в глубокий тыл и к демобилизации личного состава. Когда появился призыв к бывшим офицерам о вступлении в новую, Красную Армию, Сергей Сергеевич без колебаний, искренне отозвался на него. Каменева назначили военным руководителем Невельского района Западной завесы.
Здесь из разрозненных красногвардейских отрядов начали формироваться регулярные красноармейские части, составившие впоследствии Витебскую дивизию. В августе 1918 года С. С. Каменев был перемещен в Смоленск в качестве помощника главного руководителя Западной завесы В. Н. Егорьева. В его подчинение вошли Невельский, Витебский и Рославльский районы. За короткий срок им была проведена отправка на Восточный фронт Витебской дивизии и Рославльского отряда. В сентябре и сам Сергей Сергеевич получил туда командировку и по приезде был назначен командующим фронтом.
Восточный фронт состоял из многих отрядов без четкой организации и централизованного управления. Надо было сколотить части в крупные войсковые единицы. Эту трудную задачу пришлось решать в неблагоприятной боевой обстановке. Ижевский район с известным оружейным заводом был в руках противника. Наше продвижение к Уфе сдерживалось врагом. III армия отступала от Екатеринбурга. Работа по формированию соединений требовала чрезвычайной быстроты. Приходилось сколачивать и самый штаб фронта. Было проведено уточнение задач и районов действий армий фронта, каковых было пять.
При организационных мероприятиях по сколачиванию частей и соединений Реввоенсовет фронта особое внимание уделял роли коммунистов и рабочих. Вспоминая об этом периоде, «Правда» писала 8 июля 1923 года, что Каменев «не только принял всем сердцем революцию, но что он понял и ее особые пути. В роли командующего Восточным фронтом Каменев понял особое значение и исключительную роль в нашей борьбе рабочих батальонов. Он знал и сознавал, что рабочие батальоны, являясь гвардией революции, обеспечивают ее победу именно тем, что, вливаясь в красноармейские массы, они скрепляют всю армию и делают ее победной».
Мероприятия партии, проведенные к осени 1918 года, в числе которых было и назначение С. С. Каменева командующим фронтом, дали возможность укрепить Восточный фронт, повысить боеспособность его войск, добиться численного превосходства над противником и перейти в наступление.
10 сентября была очищена от белочехов и белогвардейцев Казань. Освобождение Казани явилось поворотным пунктом в борьбе на Восточном фронте. Инициатива перешла в советские руки. Красная Армия освобождает Симбирск, Елабугу, Сарапул, Сызрань, Самару, Бугуруслан, Бузулук, Бугульму.
Разгромом контрреволюционных сил в Ижевске и Воткинске закончилась осенняя операция 1918 года на востоке Советской России. Восточный фронт остановил наступление контрреволюции и устранил угрозу, нависшую над Поволжьем. В борьбе с белогвардейцами были созданы первые регулярные части и соединения Красной Армии.
Весной 1919 года армия Колчака перешла в решительное наступление. Она была главной силой в комбинированном походе против Советской республики, организованном интервентами Антанты и русской контрреволюцией. Америка, Англия, Франция и Япония вооружили, одели и обули многотысячную колчаковскую армию. Чехословацкие, японские, американские, английские, польские, французские воинские части силами до 150 тысяч солдат взяли на себя охрану колчаковского тыла. В разработке первого похода Антанты участвовали французский генерал Жанен и английский — Нокс. Главной целью интервентов была красная Москва.
Армии Колчака и войскам интервентов противостоял наш Восточный фронт во главе с С. С. Каменевым и членом РВС С. И. Гусевым. Во фронт входило шесть советских армий: I под командованием Г. Д. Гая, II — В. И. Шорина, III — С. А. Меженинова, IV и Туркестанская — М. В. Фрунзе, V — Ж. К. Блюмберга, потом М. Н. Тухачевского. Общая протяженность фронта достигала 1800 километров.
Несмотря на героическое сопротивление, советские войска под давлением превосходящих сил противника вынуждены были отступить.
Передовые части врага находились в 80 километрах от Казани, в 100 километрах от Симбирска и в 80 километрах от Самары. В руках колчаковцев оказались богатые продовольственные районы. Восточный фронт вновь, как и в 1918 году, стал главным фронтом, где решалась судьба революции. В это грозное время ЦК РКП (б) провозгласил призыв «Все против Колчака!», Героические мероприятия партии, поддержанные всем народом, благотворно отозвались на положении Восточного фронта. Уже в конце апреля Реввоенсовет фронта в обращении к войскам говорил:
«Удар Колчака под Уфой всколыхнул все силы Советской России. Все Советы, партийные комитеты спешат на помощь Восточному фронту. «На Урал, на Восточный фронт, чтобы разбить белогвардейскую армию Колчака, чтобы не допустить его банды к Волге!»— вот общий клич, который пронесся теперь по всей Советской России. Тысячи мобилизованных коммунистов, десятки и сотни тысяч мобилизованных рабочих и крестьян, сотни орудий, тысячи пулеметов и десятки тысяч винтовок — все это широким, быстрым потоком, сотнями поездов хлынуло на Волгу. Голова этого потока уже перешла Волгу, и хотя хвост его еще далеко позади, но наша армия на Восточном Урале стала сильнее белогвардейской армии Колчака, настолько сильнее, что мы можем не только дать им отпор и остановить их дальнейшее продвижение, но нанести колчаковцам громовой, сокрушающий удар».
10 апреля 1919 года в Симбирске состоялось заседание Реввоенсовета Республики и Реввоенсовета Восточного фронта, рассмотревших вопрос о борьбе с Колчаком. Главной задачей войск было поставлено уничтожение армий Колчака. Войска фронта сводились в две группы: Южную — под командованием М. В. Фрунзе в составе I, IV, V и Туркестанской армий и Северную — под командованием В. И. Шорина в составе II и III армий.
РВС фронта составил общий план борьбы с Колчаком, важнейшей частью которого являлась операция, разработанная М. В. Фрунзе для своей группы, наносившей главный удар. Началом разгрома войск Колчака считается 28 апреля. В этот день Южная группа перешла в контрнаступление. Вспоминая это время в одном из своих докладов начальствующему составу 1 марта 1922 года, М. В. Фрунзе отмечает: