В мае 1917-го Петлюра кооптируется от Украинского военного комитета в Центральную Раду, через месяц избирается в первый состав Генерального секретариата (правительства) автономной Украины. В июне 1917-го в составе комиссии Центральной Рады Петлюра ведет переговоры с делегацией Временного правительства во главе с Керенским и Верховным главнокомандующим генералом Корниловым. Петлюра предлагал командованию русской армии реорганизовать армейские подразделения в Украине на основах национально-территориального принципа, а украинизированные войска подчинить Центральной Раде, создать вспомогательные милицейские добровольные формирования украинского «Вольного казачества».
25 октября 1917-го Петлюра выступил против поддержки Октябрьского переворота и предложил использовать украинские воинские подразделения для защиты Центральной Рады от большевиков. С 31 октября 1917 года Петлюра – официально генеральный секретарь (министр) по военным делам Украинской Республики. Тогда же он отдал украинским войскам приказ занять все важнейшие правительственные объекты Киева, пресечь большевистское восстание, разоружить российские части и части, верные Временному правительству. 1 ноября 1917-го украинская революция в Киеве победила, и во многом это заслуга Петлюры как наиболее решительного украинского «министра». Вскоре он издает приказ о создании Украинского фронта и формировании Украинского Генерального штаба.
В ночь с 29 на 30 ноября 1917-го под руководством Петлюры были разоружены все большевистские военные формирования в Киеве, арестованы большевистские лидеры и предотвращен готовившийся в декабре большевистский переворот.
5 декабря 1917 года Петлюра предотвратил захват Первого Всеукраинского съезда Советов большевиками. На заседании Генерального секретариата он отстаивает принципиальную позицию: не пропускать казаков на Дон и разоружить красногвардейские отряды в Украине. 12 декабря 1917-го, когда большевики уже захватили Харьков, Петлюра требует от правительства определиться, «или воюем мы, или нет», доказывая необходимость штурмом взять Харьков как «оплот большевизма». Его авторитет, независимая политика и стремление создать профессиональную армию встревожили Грушевского, Винниченко и Порша, которые видели в Петлюре серьезного конкурента – «нового Наполеона».
18 декабря 1917-го Петлюра был вынужден подать в отставку с поста генерального секретаря по военным делам. Уже как частное лицо в январе 1918-го он организовывает Гайдамацкий кош Слободской Украины – военную добровольческую часть для борьбы против наступления красных на Киев. Вскоре Гайдамацкий кош Петлюры уже воюет под Полтавой против наступающих красноармейцев. В то же время в Киеве вспыхивают большевистские восстания на заводе «Арсенал» и на Подоле, что грозит самому существованию Центральной Рады, и войска Петлюры поворачивают на Киев. 20–22 января 1918 года Петлюра руководит штурмом завода «Арсенал» и Киевского вокзала, где засели отряды рабочих, симпатизирующих большевикам. Последующие три дня он командует обороной Киева, на который наступают советские войска под командованием Антонова-Овсеенко. В эти дни Петлюра лично участвует в боях на улицах Киева. Но 27 января 1918-го все войска Центральной Рады вместе с Гайдамацким кошем Петлюры бежали из Киева в район Житомира. Киев на месяц оказался в руках большевиков, а кош Петлюры сражается на Житомирщине против красной дивизии Киквидзе.
18 февраля 1918 года немецко-австрийские войска начали наступление на Украину, сметая на своем пути слабые части красных. Это наступление было обусловлено договором Центральной Рады с германским блоком и срывом Троцким переговоров в Бресте. Войска Центральной Рады двигались на восток в авангарде наступающих немецко-австрийских войск. 1 марта 1918 года гайдамаки Петлюры, сломив красную оборону, первыми ворвались в Киев. Но Петлюра был противником «приглашения» немцев в Украину и не скрывал своих проантантовских настроений, поэтому руководители Украинской Республики и отстранили его от командования Гайдамацким кошем.
После гетманского переворота в Украине Петлюра был избран главой Киевской земской управы и Всеукраинского союза земств. Петлюра от имени Земского съезда направил гетману меморандум, в котором осуждал деятельность «правого» правительства. Он требовал от гетмана не возрождать помещичье землевладение, а отдать землю крестьянам, запретить военно-полевые суды.
С 27 июля по 12 ноября 1918 года Петлюра – узник гетманской тюрьмы. После освобождения из тюрьмы он выехал в Белую Церковь, где немедленно поднял военный полк Сечевых Стрельцов на восстание против гетмана, провозгласив себя Главным атаманом восставших. В середине ноября 1918-го была сформирована Директория – орган руководства восстанием, одним из пяти членов которой был избран Петлюра. Фактически он становится руководителем восстания в Украине и создателем новой армии Украинской Республики. С этой армией 13–14 декабря 1918 года Петлюра захватывает Киев; после этого власть Директории распространяется на всю Украину (кроме Галиции, Буковины и Закарпатья), а члены Директории являются коллективным «президентом» Украинской Республики.
Но в конце 1918 года Красная армия начинает наступление на Украинскую Республику с востока, глава Директории Винниченко никак не может определиться с вопросом – начинать войну против Советской России или идти на уступки советским требованиям. В феврале 1918-го красные подступают к Киеву и вынуждают армию Директории отойти в район Винницы. Петлюра требует оборонять Киев, но в городе царят капитулянтские настроения, некоторые государственные мужи бегут на Запад.
11 февраля 1918-го глава Директории Винниченко уходит в отставку, и лидером Директории и военным диктатором становится Петлюра. Он пытается сплотить разваливающуюся армию, остановить наступление красных, найти союзников в лице Франции, Англии, Польши. Но все оказалось тщетным. Франция, хотя и вела переговоры с Директорией о совместной борьбе против красных, так и не признала Директории и не оказала Петлюре ни военной, ни материальной, ни дипломатической помощи.
Только потрепанные войска Западноукраинской Народной Республики, изгнанные из Галиции, в июле 1919-го присоединились к войскам Петлюры, которые героически сопротивлялись намного превосходящим силам Красной армии.
9 мая 1919 года Петлюра официально становится главой Директории, а в конце июля 1919-го он отдает приказ о наступлении своей армии из района Западного Подолья на Киев и Одессу. 30 августа 1919-го Петлюра со своей армией уже на подступах к Киеву, и на следующий день украинские части изгоняют из Киева большевиков. Но 1 сентября 1919-го белогвардейцы внезапно атакуют город и выбивают петлюровцев из Киева.
24 сентября 1919-го Петлюра объявляет войну деникинцам. Но эта война оказалась неудачной для украинских войск. В армии Петлюры началась эпидемия, а Галицкая армия изменила ему и перешла на сторону Деникина. 15 ноября 1919-го все управление делами республики сосредотачивалось в руках Петлюры, однако спасти положение было уже невозможно. Белые разгромили армию Петлюры и взяли под контроль всю Центральную Украину. За республикой осталось только несколько уездов, а у Петлюры – до 15 тысяч бойцов. В начале декабря 1919-го в Любаре вспыхнуло восстание против Петлюры под руководством атамана Волоха. Петлюре удалось бежать, но его армия развалилась. 6 декабря 1919-го Петлюра выехал в Варшаву, часть его армии начала Зимний поход по тылам белогвардейцев.
В Варшаве Петлюра встречается с Пилсудским и вскоре подписывает с ним украинско-польский договор, направленный на освобождение Украины от большевиков. По этому договору польская армия участвует в освобождении Украины, но за это за Польшей закрепляются украинские земли Галиции и Волыни.
25 апреля 1920 года начался общий поход украинских и польских войск против большевиков, а 6 мая союзнические войска захватили Киев. Но торжество союзников было не долговечным – уже в начале июня 1920-го конница Буденного прорвала польский фронт южнее Киева, и поляки были вынуждены покинуть столицу. В августе 1920-го армия УНР откатилась за Днестр, а польскую армию красные оттеснили к Варшаве. Однако под Варшавой Красная армия была наголову разбита, началось бегство до самого Киева. Преследуя красных, армия Петлюры заняла Подолье. 12 октября 1920 года между Польшей и Советской Россией был подписан мирный договор, согласно которому по всему фронту прекращались боевые действия. Но Петлюра заявил, что украинская армия будет бороться до конца, что заключение договора Польши с Советской Россией является предательством интересов Украины. На 11 ноября 1920-го Петлюра назначил наступление своей армии на Киев, но уже 10 ноября большевистские войска ударили по украинским позициям и 21 ноября разгромили армию Петлюры и вынудили ее бежать на территорию Польши.