В РККА с августа 1918 года. Участник Гражданской войны в России. С августа 1918 года служил начальником штаба Красной гвардии в Судогде. Отряд в полном составе участвовал в Казанской операции в августе-сентябре 1918 года, где Мерецков сначала заменил на поле боя смертельно раненого командира отряда, а затем и сам был ранен двумя пулями, но оставался в бою до потери сознания. За эти бои представлен к награждению орденом Красного Знамени (получил награду только в 1928 году). В феврале 1919 года был направлен на учёбу в Военную академию РККА, но учиться пришлось с большими перерывами: курсантов постоянно отправляли на фронт на наиболее угрожаемые участки. С мая 1919 года — помощник начальника штаба 14-й стрелковой дивизии. С мая 1920 года — помощник начальника штаба по разведке в 4-й и в 6-й кавалерийских дивизиях Первой Конной армии. и бригады. Воевал на Восточном, Южном и Западном фронтах. Трижды был тяжело ранен.