Как раз 17 февраля Котовскому поручили передать румынам ультиматум на бендерском железнодорожном мосту. Румчерод требовал очистить Бессарабию от румынских войск, вернуть захваченное военное имущество и выдать генерала Щербачева и других русских офицеров. Естественно, ультиматум был отвергнут, а переговоры затягивались. В конце февраля, когда румынские войска заняли переправу у Дубоссар, туда была переброшена пешая часть отряда Котовского под командованием И. П. Годунова, который остановил румынское наступление.
В конце февраля румынские войска в районе Рыбницы потерпели поражение от 1-й революционной армии, которой командовал М. А. Муравьев, бывший подполковник царской армии и левый эсер. 18 февраля Муравьев подчинил своему трехтысячному отряду пятитысячную Одесскую особую армию Румчерода. В тот же день он телеграфировал Ленину: «Положение чрезвычайно серьезное. Войска бывшего фронта дезорганизованы, в действительности фронта нет, остались только штабы, место нахождения которых не выяснено. Надежда только на подкрепления извне. Одесский пролетариат дезорганизован и политически неграмотный. Не обращая внимания на то, что враг приближается к Одессе, они не думают волноваться. Отношение к делу очень холодное — специфически одесское». 20 февраля Муравьев начал наступление против румынских войск, захвативших несколько плацдармов на левобережье Днестра. В районе Бендер у румын были захвачены три орудия. Ко 2 марту румынские войска потерпели поражение в районе Рыбница — Слободски и оставили попытки удержать плацдармы на Левобережье, потеряв в общей сложности до 15 орудий и до 500 пленными. Муравьев предлагал продолжить наступление за Днестр в направлении Кишинева и Ясс, а на юге — к Измаилу.
Однако начавшееся 18 февраля вторжение на Украину австро-германских войск, призванных правительством Центральной рады, вынудило советские войска отступить с левого берега Днестра. Румыны, готовые еще 8 марта подписать договор об отводе своих войск из Бессарабии в течение двух месяцев, уже 9 марта возобновили наступление и заняли Аккерман и Шабо.
В марте отряд Котовского, который находился в Дубоссарах, был отрезан от других отступающих частей, но ему удалось с боем прорваться через Раздельную на Березовку и присоединиться к Тираспольскому отряду. В Вознесенске этот отряд был переформирован. Котовский возглавил конницу отряда (главным образом из бывших 5-го и 6-го Заамурских полков) и бронеотряд и двинулся походным порядком на Кривой Рог — Екатеринослав. Действовавший теперь отдельно от отряда Котовского пеший отряд под командованием И. П. Годунова был разбит в арьергардных боях в районе станций Корсавка — Пятихатка, а сам Годунов погиб. Также и конный отряд Котовского почти полностью рассеялся на пути к Екатеринославу, и здесь Котовский стал работать в штабе Тираспольского отряда. По некоторым данным, в Екатеринославе под началом Котовского осталось всего 25–30 человек. В апреле на пути к Луганску Котовский заболел «испанкой» и получил отпуск для лечения. Это его спасло. Основные силы Тираспольского отряда, переименованного во 2-ю революционную (или социалистическую) армию Южного фронта, отступили в Донскую область, где были частично уничтожены восставшими казаками, а захваченные в плен переданы немцам (это хорошо описано в романе Михаила Шолохова «Тихий Дон»). Погибли командующий Тираспольским отрядом, бывший штабс-капитан царской армии Е. М. Венедиктов, его адъютант И. Я. Авасапов и председатель ревтрибунала М. Л. Меерсон.