C 1918 года участник революции на Украине. В марте — апреле 1918 года — народный секретарь хозяйственных дел Украинской Народной Республики Советов. С апреля 1918 года член Бюро по руководству повстанческой борьбой на оккупированной территории Украины. В том же году Бубнов, а также М. П. Кирпонос и Н. А. Щорс формируют две партизанские дивизии против австро-немецких оккупантов, армии Центральной Рады и Украинской державы Скоропадского. В 1918 году — член ЦК КП(б) Украины. В июле — ноябре 1918 — председатель Всеукраинского центрального военно-революционного комитета и председатель ЦИК Украинской советской республики.