En julio de 1919, sustituyó a Jukums Vācietis como comandante en jefe del Ejército Rojo durante la Guerra Civil Rusa.

Estudió la desastrosa experiencia de la participación del ejército ruso en la guerra contra Japón.

Su preocupación por los soldados, al parecer, influyó en el hecho de que en 1917 fuera elegido comandante del regimiento.

Al parecer, consideró necesario continuar la lucha contra un enemigo externo, pero inicialmente no buscó involucrarse en la Guerra civil.

En la campaña de 1919, Kámenev jugó un papel importante en la victoria sobre los ejércitos del almirante Kolchak en el frente oriental.

Dirigió la exitosa contraofensiva del Frente Oriental que empujó a Kolchak al este de los Urales.

Kámenev se convirtió en el nuevo comandante en jefe de todas las fuerzas armadas.

Como resultado, Kámenev estaba en el puesto de comandante en jefe - la posición más alta en la Rusia Soviética en la que un oficial militar no perteneciente al partido podía estar.

Kámenev lideró la lucha contra las fuerzas del general Antón Denikin, que luego avanzaron sobre Moscú.

Ya cuando estaba en el Frente Oriental, había elaborado un plan para luchar contra Denikin, que incluía acciones para evitar su integración con los ejércitos de Kolchak.

Como resultado, los rojos fracasaron en la ofensiva de agosto del Frente Sur, y los blancos alcanzaron los lejanos accesos a Moscú (llegaron a Oriol y Mtsensk, lo que amenazó el principal arsenal soviético - Tula), poniendo en riesgo la existencia de la Rusia soviética.

Como comandante en jefe, Kámenev dirigió la lucha en otros frentes - contra el general Yudénich cerca de Petrogrado, contra los polacos durante la guerra soviético-polaca (Kámenev elaboró los planes para un ataque a Polonia), contra el general Wrangel en el sur (en este último caso, Kámenev participó personalmente en la planificación de la operación Perekop-Chongar de la guerra civil en Crimea).

Ambos poseían indudables cualidades estratégicas, ambos tenían experiencia en una gran guerra, ambos se distinguían por un temperamento optimista, sin el cual es imposible comandar.

Kámenev era incomparablemente más fácil y sucumbió fácilmente a la influencia de los comunistas que trabajaban con él... Kámenev era sin duda un comandante capaz, con imaginación estratégica y capacidad de asumir riesgos.

Fue bajo Kámenev que el Ejército Rojo venció a todos sus enemigos y salió victorioso de la Guerra Civil.

Tenía otras distinciones más singulares, que testificaban sus servicios especiales a la Rusia Soviética.

Junto con Semión Budionni, fue el oficial rojo más condecorado de la Guerra Civil.

Después de la Guerra Civil, Kámenev continuó trabajando para fortalecer al Ejército Rojo.