普加乔夫发动起义，没有公开打出自己的旗帜，而是冒充被害的沙皇彼得三世。这是因为“只反贵族、不反沙皇”、“拥护‘好沙皇’”是俄国农民战争的传统。彼得三世尽管骄奢淫逸而又软弱无能，执政也只有短短的半年，但他采取的某些措施似乎给人以关心平民的印象。如没收教会土地分配给原寺院农民，禁止企业主为工厂购买农民，禁止迫害教派分裂分子，准许旧教徒返回俄国，取消秘密警察局等。现在风流女皇虽然实行“开明专制”，人民的苦难却日益深重。这就使人们开始怀念起彼得三世来了，他的事迹开始被颂扬，他在怀念和颂扬中不断被美化，成了一个“好沙皇”。于是彼得三世又“死而复生”，有人开始打出彼得三世的旗号，反对现政权的统治。据统计，在普加乔夫之前，已有七人冒充彼得三世（在整个叶卡特琳娜二世统治期间，冒充彼得三世者多达二十余人）。这真是俄国农民战争的一大特色。普加乔夫为了动员群众，获得拥戴，也冒充彼得三世，并编造了一个自己如何死里逃生、隐藏几年的故事，说叶卡特琳娜二世并没有杀害他，而是把他废黜并关进牢狱，但是他逃出来了，之后到处流浪，到过基辅、波兰、埃及和耶路撒冷等地。说他之所以被废黜、受迫害，是因为他知道百姓备受贵族欺凌，他不许他们这样做，还要惩办那些贪赃枉法的官吏。现在，他要和儿子保罗一起返回圣彼得堡，恢复皇位，把叶卡特琳娜二世关进修道院或遣送回她的老家。他还把耳边的伤疤当作沙皇的印记给大家看。
普加乔夫与彼得三世的长相特征迥然不同：普加乔夫中等身材，虎背熊腰，方面阔嘴，双目炯炯，一脸络腮黑胡须，讲一口流利的俄语；彼得三世身材瘦长，鸠形鹄面，猴头鼠目，多操德语，说俄语时也带一股浓重的德国腔。但贫苦百姓有谁见过彼得三世？大家见他说得有板有眼，便信以为真。有些目光敏锐的人虽然将信将疑，但对他们来说，重要的不在于是真是假，而在于改变自己苦难的处境。于是，人们开始把普加乔夫当作“好沙皇”彼得三世来拥戴。
1773年9月16日，普加乔夫在雅伊克哥萨克地区托尔卡契夫村召开了起义动员大会，向聚集在这里的哥萨克宣布：“我就是皇上，亲爱的孩子们！我知道你们大家都遭受凌辱，你们的权利被剥夺，你们的自由受践踏……如果上帝让我重新登上皇位，那么，我就放你们回家，让你们成为自由的人，赏赐给你们土地、海洋、河流、渔场、森林和牧场，给你们十字架和胡须……你们可以保留自己的传统习惯和结婚仪式，我还要发给你们每人12个卢布和12俄石粮食。”普加乔夫的讲话引来一片欢呼。之后，普加乔夫的秘书伊凡·波奇塔林将这一讲话整理成文，作为“彼得三世”的“诏书”广为散发。第二天，普加乔夫率领一支由哥萨克人、加尔梅克人、塔塔尔人组成的队伍，高举绣着“分裂派”十字架的起义大旗，手执长柄叉、长柄镰刀、斧头等各色武器，踏上了征途。
普加乔夫率起义军首先向当时沙皇政府在东南地区的统治中心奥伦堡进军。他们沿雅伊克河前进，沿途几乎未遇抵抗，附近的哥萨克纷纷加入起义队伍，起义队伍像滚雪球一样不断壮大。到10月初，起义军已占领了伊列茨克城、拉瑟普堡、下奥捷尔堡、塔提舍夫堡，逼近并包围了奥伦堡。
奥伦堡是奥伦堡省的省会，是沙皇俄国东南部的一个坚强堡垒。它城高约4米，宽约11米，环以约4米深的护城壕，城墙上有10个五角堡和2个半棱堡，配备有70门大炮，城内有守军近3600人。10月6日，起义军向奥伦堡发起进攻，奥伦堡总督列英斯多尔普指挥城内守军顽强抵抗，枪炮齐发，打退了进攻。之后，城内守军组织突围，但被起义军打得退了回去。10月22日，起义军开始用炮火猛烈攻城，向城内发射了一千多发炮弹，城内守军也以猛烈炮火还击。起义军乘机发动总攻，但没有成功。11月2日，起义军再次发动总攻，普加乔夫身先士卒，率军突入城墙，双方在城墙上展开了激烈的白刃战，但最终又被守城俄军击退。
这年冬天来得特别早，10月中旬就已上冻，此时已进入严冬。普加乔夫见奥伦堡久攻不克，便命暂时停止攻城，只是把奥伦堡像铁锅一样紧紧包围，迫敌投降。
起义军包围奥伦堡后，各地群众深受鼓舞，从伏尔加河流域到哈萨克斯坦草原，从乌拉尔到西西伯利亚，到处掀起造反的狂澜，燃起起义的烈火。贫苦的人们大批大批地前来投奔“彼得三世皇帝”——普加乔夫的起义队伍，使起义军规模空前壮大，到1774年3月已发展到5万人。
普加乔夫起义的消息震动了朝廷。最使叶卡特琳娜二世恼怒和担心的是起义者竟冒充她的亡夫，打起了她亡夫的旗号。彼得三世是何许人她最为清楚，对彼得三世的死她也心知肚明。这样一位智力不全的昏君竟然“死而复生”，成了典型的俄罗斯传奇英雄，成了为平民百姓撑腰作主从而受他们拥戴的“好沙皇”，这就对自己的统治构成更大的威胁。这种情况也使她感到有点委屈：为什么自己全心全意要当“开明君主”却遭人反对唾骂，而自己那位昏庸无能的夫君却如此受人爱戴，还要让他“死而复生”？她百思不得其解，只能斥之为“一场促使我们深思的政治瘟疫”，咒骂“他们不过是从四面八方麇集的强盗，为首闹事的是一个放肆无耻的招摇撞骗的人”，并发誓要把这帮家伙最后统统送上绞刑架。她首先派卡尔少将率军前去镇压。
11月初，卡尔将军指挥数千俄军逼近起义军，企图对包围奥伦堡的起义军形成反包围，从而里应外合，一举歼灭起义军。但由于起义军深得民众拥护，他们不断把俄军行动的消息报告给起义军，普加乔夫对俄军的实力与动向了如指掌。于是，起义军采取各个击破的战术，在俄军的包围圈还没有合拢之前，便将俄军各个歼灭。11月9日，起义军军事统领奥夫奇尼科夫率一千多人包围了卡尔将军率领的俄军，发动勇猛攻击，大败俄军，最后只是在弹药用尽的情况下才停止了追击。11月13日，普加乔夫率起义军包围了切尔尼舍夫团长所率领的俄军，两千多名俄军大部分向起义军投诚，切尔尼舍夫化装成马车夫企图逃走，但被识破活捉，和其他军官一起被绞死。卡尔将军见大势已去，只好交出指挥权告病回家。沙俄政府对普加乔夫起义的第一次征讨以失败而告终。
之后，叶卡特琳娜二世又授命亚·伊·比比科夫将军全权组织、指挥镇压起义。比比科夫精明强干，文武双全，是女皇最信赖和赏识的优秀将领之一。经过一段时间的组织部署，1774年1月，比比科夫麾下的各路部队开始行动，镇压各地起义，相继攻陷了起义军占领的一些城堡。此时，被普加乔夫起义军围困的奥伦堡城内俄军的处境日益艰难，粮食即将耗尽，士兵开始屠杀战马，皮革和树皮都成了食物。列英斯多尔普几次组织突围都没有成功。据此，比比科夫火速调兵来援。3月，俄援军逼近奥伦堡，普加乔夫亲率9000名起义军在塔提舍瓦堡附近迎敌。3月22日，双方在这里会战，由于俄正规军武器精良，训练有素，义军不敌，战败，阵亡达两千余人。普加乔夫被迫解除对奥伦堡的包围，率余部转移。
普加乔夫对奥伦堡长达5个多月的围攻是战略上的重大失误。它贻误了战机，消耗了力量，给沙皇政府提供了调集军队镇压起义的良机。当时俄军主力正在国外和土耳其作战，彼得堡、莫斯科守备薄弱，起义军本应乘风破浪，直捣黄龙，这样就有可能以风卷残云之势推翻女皇统治，使“彼得三世”重登帝位。造成这一失误的主要原因，是在雅伊克哥萨克心目中，奥伦堡是他们一切灾难的渊薮，正是从这里发出的一道道命令，剥夺了他们的自由、权利和财产。因此他们对它早已恨之入骨，起义的首要目标便是拔掉这个眼中钉、肉中刺。雅伊克哥萨克是普加乔夫起义军的支柱和核心，普加乔夫的决策不能不顺从他们的意愿，这样一来，就使叶卡特琳娜二世放下了一半的心，她曾情不自禁地说道：“这些盗寇被牵制在奥伦堡整整两个月，而未走向更远的地方，这可说是个幸运。”
但女沙皇高兴得太早了，普加乔夫在奥伦堡的失败迫使他“走向更远的地方”。1774年4月，普加乔夫率余部来到乌拉尔地区。这里是深受沙俄农奴专制制度压榨的巴什基尔人居住区，还有一百多个工厂，工厂的农奴工人深受企业主的压迫和剥削。普加乔夫在这里受到了极大的拥戴，巴什基尔人和农奴工人纷纷加入起义军，使起义军队伍再次壮大。5月6日，普加乔夫率4000名起义军不费一枪一弹突击占领了马格尼特纳，守卫该城的伊谢特哥萨克人和士兵加入起义军。之后10天中，起义军连连告捷，接连占领了卡拉盖斯克堡、彼得罗巴夫洛夫斯克堡、斯提普纳堡和特罗依茨卡堡。他们一路前进，一路收编哥萨克人和士兵及武器弹药，抢劫富人钱物，焚烧城堡庄园，破坏桥梁堤坝。他们这次前进的目标是喀山，普加乔夫决定，夺取喀山之后，就向莫斯科进军，在那里登基。6月21日，奥萨城不战而降，通向喀山的道路洞开，普加乔夫率两万起义军主力迅速向喀山挺进。6月23日，起义军渡过卡马河。7月11日，起义军逼近喀山城。12日，普加乔夫召集各部军事首领讨论制订了突击方案，随之对喀山发起了进攻。起义军很快突入城内。他们打开监狱，释放了囚犯，其中包括普加乔夫的妻子和三个孩子，他们是半年前被官府抓起来的。当然，官府并不知道他们的亲人就是冒牌的“彼得三世”，只知道他也参加了起义军。当普加乔夫远远看到为自己而受尽折磨的妻儿时，不禁悲喜交加。他分明听见孩子在喊：“妈妈，看吧，爸爸回来了！”他也真想扑过去拥抱自己阔别多年的妻儿，但他不能够！他此时是死里逃生的前沙皇“彼得三世”，不是普通的哥萨克普加乔夫。他的肩头担负着成千上万贫苦哥萨克、俄罗斯农奴的命运。全俄罗斯的人都在关注着他——“彼得三世”，他的身份一旦暴露，一切努力都将付之东流。于是他强忍着心中的感情，只是命士兵把他们装上四轮大车。这使周围的人颇为诧异，为什么“陛下”对这家人如此厚爱？他解释说，这是他的一个朋友、哥萨克普加乔夫的家属，普加乔夫在狱中代他受尽折磨，含冤死去。
起义军同时在喀山城里开始镇压大贵族和高利贷者，抢劫他们的财物，放火焚烧他们的宅第。这时，守城俄军都龟缩在内城。正当起义军对内城发起炮击、准备攻城的时候，传来俄军大队援军已逼近喀山的消息。普加乔夫不得不撤出喀山，与来援俄军交战，双方激战5个小时，起义军战败，损失一千五百多人，被迫后撤。7月15日，普加乔夫在补充兵力后，率2.5万人再次向喀山挺进，但在喀山郊区遭到俄军致命打击，损失达1.2万人。
起义军的惨败并未使普加乔夫泄气，他满怀信心地说：“我有沙一样多的人民，而且我知道，所有贱民都会高高兴兴地归向我。”鉴于其主力已经丧失，向莫斯科进军已无可能，他决定撤到顿河地区，在那里建立新的基地，尔后再进军莫斯科。于是他率余部从喀山向西撤至楚瓦什人居住地区，然后向南朝伏尔加河和顿河地区撤退。沿途他不断以“彼得三世”的名义发布诏书，动员人民支持起义军，同贵族地主作斗争。其中一篇诏书写道：“朕体上苍之恩德，施君父之仁慈，赐予尔等农民地主下属诸人以朕王国矢志不渝臣民之称，并授予古十字架、圣经、长胡，以保智慧、康宁与自由，成为永世之哥萨克人。为此无须应征服役或缴纳人丁税与其他贡赋，亦无须出资赎买或缴纳代役租，即可拥有土地、森林、草地、渔场、盐湖，并豁免往昔凶残之贵族及贪赃枉法之城市法官加于尔等农民和众百姓之一切苛捐杂税。”“原盘踞于自己封地和世袭领地上之贵族，乃朕朝廷之宿敌、帝国之扰乱者及诸农民之摧残者，彼等对尔农民所作所为已背弃基督，故应以其人之道，还治其人之身，将其逮捕之，处决之，并施以绞刑，灭绝此等顽凶，尔等众即可大享升平，直至永世无穷焉！”这些诏书极大地鼓舞了伏尔加河地区的贫苦农民。多少年来他们深受贵族地主、贪官污吏的压榨和掠夺，土地、森林、草地、渔场等他们赖以生存的资源统统被那些老爷们夺去，他们被剥夺得一无所有，还要承担繁重的劳役和苛捐杂税，他们恨死了那些地主老财。现在，“好沙皇彼得三世”把他们所渴望的土地、森林、草地、渔场等资源交回给了他们，允诺给他们以自由，还要绞死那些摧残农民的贵族地主和贪官污吏，真是大快人心！他们欢欣鼓舞，奔走相告，争相阅读诏书，用敲钟和献面包、食盐的古老仪式热烈欢迎“彼得三世”，从四面八方赶来参加起义军，把作恶多端的贵族扭送到“彼得三世”的法庭。同时，各地农民也纷纷举行起义，和普加乔夫起义军相呼应。普加乔夫在伏尔加河地区重新掀起了农民战争的狂涛巨澜。