С февраля 1920 года — командир 1-го конного корпуса и конной группы, действовавших летом 1920 года против войск Врангеля. Во время Северно-Таврийской операции войск Врангеля корпусу Жлобы было поручено совершить рейд по тылам белых войск, дезорганизовать их связь и снабжение, обеспечив прорыв основными силами красных белого фронта. 28 июня 1920 года корпус Жлобы с приданными частями (в литературе иногда именуется «конная группа Жлобы») численностью в 6685 сабель при 115 пулемётах и 24 орудиях прорвал линию фронта и начал продвижение на Мелитополь, разбив ряд встреченных по дороге белых частей. Однако Врангелю удалось установить с помощью авиации постоянный контроль за передвижениями кавалерии Жлобы, собрать в кулак броневые силы и бронепоезда, и 3 июля заманить Жлобу в «огневой мешок». Затем по красной кавалерии был нанесен губительный авиационный удар (в открытой степи несколько десятков самолётов, сменяя друг друга, расстреливали кавалеристов с воздуха пулемётным огнём), после чего она была атакована белой конницей. Потеряв управление войсками, красные прорывались из окружения разрозненными силами и несли большие потери. В результате разгрома конной группы Жлобы она потеряла свыше 2/3 личного состава. всю артиллерию и знамёна. Жлоба был отстранён от командования (сменён Окой Городовиковым). По данным белогвардейской печати, только захваченными оказались 40 орудий, 200 пулеметов, 2000 пленных и 3000 лошадей. Действия Жлобы разбирала специальная комиссия РВС фронта, отметившая «небрежность в деле разведки, охранения и связи», но не усмотревшая оснований для передачи дела Жлобы в трибунал.