Первые дни 1920 года ознаменовались новыми славными победами Красной Армии на Южном фронте. Вначале января войска IX армии освободили от белых станцию Лихая, отрезав путь отхода частям «добровольческой» армии на Новочеркасск. В это же время X армия наступала на Царицын. В боях за Царицын отличилась 37-я стрелковая дивизия X армии, которой командовал П. Е. Дыбенко.
Однажды поступило донесение конной разведки: «На участке дивизии, на основании сведений, полученных от пленных, действуют два полка белых». Начдив Дыбенко решает сам с кавалерийской бригадой двинуться в тыл врага. Кавалеристы под покровом темноты выступили в поход и быстро достигли расположения белых. На рассвете завязался жаркий бой. Полтавский кавалерийский полк противника был разбит. Бригада возвратилась на свои позиции.
В отсутствие П. Е. Дыбенко штаб дивизии получил сведения о тяжелом положении на участке соседней 38-й дивизии, которая под напором противника постепенно отходила, оставив врагу станицу Качалинскую.
Около полуночи командарм Павлов вызывает к аппарату Дыбенко и, вкратце осветив обстановку, отдает ему приказание: немедленно с кавбригадой выступить в тыл противника, действующего на участке 38-й дивизии.
Хотя после ночного рейда в тыл врага кони еще не отдохнули, но приказ надо было выполнять. Оставив дивизию на заместителя, Дыбенко снова двинулся в трудный путь. Преодолеть свыше 70 километров в условиях гололедицы было нелегко. Да и соотношение сил сложилось не в нашу пользу. На участке 38-й дивизии действовал белый конный корпус генерала Топоркова — 6 тысяч сабель, пластунская бригада и пехотные части. Против них оборонялись наши 38-я и 39-я дивизии, имевшие около 4 тысяч штыков и 300 сабель. На помощь к ним и были брошены кавалеристы Дыбенко в составе 420 сабель, 8 пулеметов и 2 орудий.
Приблизившись вплотную к противнику, Дыбенко на ходу развернул бригаду и смело атаковал конницу белых. Внезапный удар не позволил врагу развернуться. Он в панике отступил. В 20 часов наши войска ворвались в хутор Медведев, где захватили дивизион артиллерии неприятеля и часть обоза. Преследуя противника, конники Дыбенко к исходу дня подошли к станице Паньшинской.
Разведка донесла, что со стороны Паньшинской по направлению к Качалинской через мост переправляются пехотные и артиллерийские части белых. Павел Ефимович принимает решение: стремительной атакой сорвать переправу войск противника.
Этот внезапный налет кавалеристов предрешил исход боя. Белые, переправившись на другой берег, под напором эскадрона Гусева бросились в панике обратно на мост, и мост под тяжестью обоза и артиллерии провалился.
На следующий день небольшая группа кавалеристов во главе с Дыбенко совершила смелый налет на штаб корпуса Топоркова. Застигнутые врасплох белогвардейцы в панике выскакивали из домов, беспорядочно стреляли.
Через полтора часа, когда стихла стрельба и противник отдельными группами уходил на станицу Качалинскую, бригада тремя полками вошла в Паньшинскую с южной стороны. Улицы станицы были загромождены обозом артиллерии, трупами лошадей и людей.
На рассвете два кавполка противника пытались атаковать станицу Качалинскую, но атака была отбита. Корпус генерала Топоркова был разбит советскими войсками. Его остатки без артиллерии, пулеметов, обоза поспешно отступили на Кубань, минуя Царицын.
29 декабря Дыбенко с кавбригадой 37-й дивизии было приказано вернуться в район Дубовки и перейти в наступление в направлении Рынок — Орловка — Царицын. Кавбригада двинулась в поход. К этому времени с левого берега Волги переправился 450-й полк 50-й дивизии, которой командовал Е. И. Ковтюх. Полк двинулся в Царицын. Кавалерийская бригада 37-й дивизии ворвалась в город с западной стороны.
Над Царицыном вновь взвилось Красное знамя Советской республики.
За смелые действия бригады и личную храбрость П. Е. Дыбенко был награжден вторым орденом Красного Знамени.
В феврале 1920 года П. Е. Дыбенко назначается начальником 1-й Кавказской кавалерийской дивизии и принимает активное участие в окончательном разгроме деникинских войск.
Летом 1920 года в связи с наступлением Врангеля в Крыму Дыбенко снова возвращается на знакомую крымскую землю. Он возглавляет 2-ю кавалерийскую дивизию и под руководством командующего Южным фронтом М. В. Фрунзе в тесном взаимодействии с другими частями Красной Армии участвует в разгроме войск барона Врангеля.
