В ночь с 17 на 18 ноября бригада Котовского взяла Проскуров, вынудив петлюровцев к отступлению. Она захватила большие трофеи, включая два бронепоезда, восемь орудий, более 120 пулеметов. Правительство Петлюры вынуждено было спешно эвакуироваться в пограничный Волочиск на Збруче. В тот же день головной атаман отдал приказ своим войскам отходить за Збруч, на польскую территорию. Котовцы заняли Волочиск и преследовали врага до самого Збруча. В боях за Проскуров при разрыве орудия был смертельно ранен командир батареи отдельной кавбригады Михаил Васильевич Просвирин, бывший фейерверкер царской артиллерии, родом из Пензы, один из ближайших соратников комбрига. В артбатарее у Котовского было много русских, тогда как в конных полках преобладали молдаване и украинцы.

За последние бои против Петлюры кавбригада получила Почетное революционное Красное знамя, а комбриг — второй орден Красного Знамени. В приказе Реввоенсовета Республики № 209 о награждении Котовского было сказано: «Он лихим налетом захватил г. Волочиск и своими энергичными действиями в высшей степени способствовал достижению блестящих успехов в деле полного разгрома противника».

В письме жене Котовский так описал последние бои с Петлюрой: «…близится час, когда мы будем снова вместе. Судьба хочет, чтобы я сохранился и в этих жестоких последних боях, где я несколько раз был на волосок от гибели. Что же, может быть, моя безграничная любовь к тебе спасает, охраняет… Противник разгромлен по всему фронту блестяще. Бригада Котовского захватила у противника 11 орудий, до 60 пулеметов, 800 пленных, разгромила 8 киевскую дивизию, отдельную конную дивизию, значительную часть лучшей кавалерии кавотряда Фролова… Противник, после нанесенных ему страшных ударов, в панике разбегается и бежит дальше, бросая обозы, и части пехоты трех дивизий идут теперь без боя. Наша кавбригада двинула и двигает по фронту три пехотных дивизии. Когда мы были 12-го окружены, кругом отрезаны, и противник уже подъехал ко мне и предложил нам сдаться, — он в ответ на это был в бешеной схватке опрокинут, разбит и обращен в паническое бегство».

Тринадцатого декабря 1920 года, в связи с представлением кавбригады к награждению Почетным революционным Красным знаменем, был составлен «Акт обследования подвигов, совершенных Отдельной кавалерийской бригадой тов. Котовского при 45-й советской стрелковой дивизии в период операции против армии Петлюры и 3-й армии Врангеля с 10 по 22 ноября 1920 года», опубликованный в дивизионной газете 45-й дивизии «Голос красноармейца». Конечно, документ этот сугубо пропагандистский, но какое-то представление, пусть сильно мифологизированное, он дает. Вот что сообщалось, например, о событиях 10 ноября 1920 года: «К 24 часам 10.XI кавбригада сосредоточилась в исходном положении в д. Володиевцы, что в 12 верстах юго-западнее м. Джурин. Противник крупными силами (3-я „железная“ дивизия полковника Удовиченко) занимал линию по р. Мурашка: деревни Березовка — Лужки — Черновцы.

С рассветом 10.XI кавбригада во взаимодействии со 134-й и 135-й бригадами изд. Володиевцы перешла в решительное наступление на деревни Березовка — Шендеровка. И хотя дороги были размыты дождем и лежал густой туман, бригада быстро подошла к деревне Березовка, но ее встретили сильным ружейным, пулеметным и артиллерийским огнем. Шедший во главе колонны 2-й кавполк, не имея возможности атаковать противника в конном строю, был спешен, а при поддержке конной батареи, выброшенной на линию цепи и открывшей сильный огонь прямой наводкой, полк дружным ударом выбил значительно превосходящего противника из села Березовка и обратил его в бегство.

На следующий день котовцы скрестили клинки с конным отрядом Фролова в деревне Бендичаны. В результате этого боя крупная и лучшая кавалерийская часть противника понесла большие потери и бежала к местечку Озаринцы. Разгром отряда Фролова завершили части 134-й бригады и 1-го конкорпуса. Бригада же Котовского остановилась на ночлег в деревне Малый Ольчадаев».

Заметим, что знакомство с бойцами атамана Фролова очень пригодилось Котовскому во время подавления антоновского восстания на Тамбовщине.

А вот как «Акт» описывал бои, происходившие 18 ноября: «В ночь с 17 на 18 ноября части кавдивизии Яковлева занимают местечко Деражня, выбив оттуда части 60-й дивизии. Считая единственным средством ликвидации противника удар по его главным силам и тылам в Проскурове, кавбригада, несмотря на отсутствие связи с 1-м конкорпусом, в 3 часа утра 18 ноября из деревни Баламутовки форсированным маршем наступает на Проскуров, с рассветом переправляется через озеро Дубовое, где сбивает передовые заставы противника и вступает в бой с его главными силами. Крупные пехотные и кавалерийские части противника, вышедшие из города, при поддержке ураганного артогня двух бронепоездов, 8 легких и 2 тяжелых орудий, стрелявших со стороны деревни Заречье, оказывают упорное сопротивление, но части кавбригады после двухчасового боя геройски сломили сопротивление в несколько раз превосходящего противника и ворвались в город. Конная батарея бригады, выбросившись на линию наступающих частей и открыв меткий ураганный огонь по городу, оказывала содействие кавалерии. В городе захвачены трофеи, обоз и отбита большая партия пленных красноармейцев.

Деморализованный противник, потеряв окончательно связь с кавдивизией Яковлева, в панике бежит. Кавдивизия Яковлева, намеревавшаяся из района Голосково — Деражня произвести глубокий рейд в тыл наших войск, тоже начала отступление.

В течение трех дней на линию Проскуров — Черный Остров выдвигаются оставшиеся далеко позади части 1-го конкорпуса и 60-й дивизии. Петлюровцы, оказывая сопротивление, отходят на Волочиск. К вечеру 21 ноября наша 14-я армия готовилась к окончательной ликвидации противника».

И, наконец, последний день боев — 22 ноября. Согласно все тому же «Акту», в этот день «разведкой установлено, что между петлюровцами и белополяками достигнуто соглашение о пропуске остатков „украинской“ и 3-й армии Врангеля со всей материальной частью в Галицию. Кавбригада Котовского, не ожидая, пока выдвинутся на занимаемую ею линию части 1-го конкорпуса, совершенно самостоятельно, без всякой поддержки справа и слева, форсированным маршем идет прямо на Волочиск, где враг сосредоточил все свои силы. Сметая его арьергардные части, под ураганным огнем бронепоездов кавбригада переменным аллюром проходит по маршруту Гарнишевка — Якушевцы — Вальковцы, тесня огромные силы противника, и от деревни Фридриховка бросается в стремительную атаку. Последние пять верст перед Волочиском бригада прошла галопом под ружейным, пулеметным и артиллерийским огнем противника и в 18 часов конечным ударом сбивает его главные силы на лед, отрезая их от моста. Буквально из рук вырывает переправляемые на польский берег орудия, эшелоны и материальную часть. Заканчивает ликвидацию остатков армии противника и захватывает много пленных и громадные трофеи: 8 орудий, 2 бронепоезда, богатый обоз, 4 эшелона с арттехимуществом…».