Τον Νοέμβριο του 1942 συνεργάστηκε με τον Ναπολέοντα Ζέρβα και Βρετανούς σαμποτέρ στην ανατίναξη της γέφυρας του Γοργοπόταμου, μιας επιχείρησης δολιοφθοράς από τις μεγαλύτερες του Β΄ Παγκοσμίου Πολέμου. Έγινε καπετάνιος του Γενικού Αρχηγείου Ρούμελης τον Μάρτιο του 1943 και τον Μάιο του ίδιου έτους έγινε καπετάνιος του ΓΣ του ΕΛΑΣ, όπου και παρέμεινε μέχρι τη διάλυσή του. Με το ξέσπασμα των εμφυλίων συγκρούσεων με τον ΕΔΕΣ τον Οκτώβριο του 1943, ο Βελουχιώτης διοίκησε τα τμήματα του ΕΛΑΣ που έκαναν διμέτωπο στην Ήπειρο κατά του Ζέρβα και των Γερμανών. Στα μέσα Απριλίου του 1944 επιτέθηκε και διέλυσε το 5/42 Σύνταγμα Ευζώνων της αντιστασιακής οργάνωσης ΕΚΚΑ. Κατά το διάστημα Απριλίου–Σεπτεμβρίου 1944 στάλθηκε στην Πελοπόννησο, όπου διεύθυνε τις επιχειρήσεις κατά των Γερμανών και των Ταγμάτων Ασφαλείας. Για την προσφορά του η Κυβέρνηση του Βουνού ΠΕΕΑ τον Μάιο του 1944 του απένειμε τον βαθμό του Υποστράτηγου. Στα Δεκεμβριανά στάλθηκε μαζί με τον Στέφανο Σαράφη στην Ήπειρο, όπου διάλυσε με ευκολία τις δυνάμεις του ΕΔΕΣ. Μετά την ήττα του ΕΛΑΣ στα Δεκεμβριανά και την επακόλουθη Συμφωνία της Βάρκιζας υπέγραψε διαταγή αποστράτευσης και αφοπλισμού των ανδρών του, νομιμοποιώντας με αυτό τον τρόπο την συμφωνία της Βάρκιζας, όμως λίγο καιρό μετά συγκρότησε ένοπλη ομάδα από πιστούς συντρόφους του. Διαγράφηκε και αποκηρύχτηκε από το ΚΚΕ και διωκόμενος από κυβερνητικές δυνάμεις αυτοκτόνησε στις 15 Ιουνίου 1945 στη Μεσούντα Άρτας.