В 1918 году В. С. Нестерович вступил в РККА, с января по сентябрь 1918 года командует 1-м московским революционным отрядом, с сентября 1918 по июнь 1919 года — командир 1-го Московского революционного полка, с июня 1919 по февраль 1920 года — командир 1-й (она же 142-я) бригады 42-й стрелковой дивизии. Командуя бригадой В. С. Нестерович участвовал в боях с Добровольческой армией Деникина, в том числе в Воронежско-Касторненской операции (октябрь—ноябрь 1919 года), за эти бои был награждён орденом Красного Знамени (1920).