Da stridspunktene ikke ble løst for det lange parlamentet førte det til at konflikten utviklet seg til væpnet strid mellom parlamentet og kong Karl I høsten 1642, som ble begynnelsen på den engelske borgerkrigen. Før han deltok i parlamentets styrker var Cromwells eneste militære erfaring i den lokale bygdemilitsen. Han rekrutterte en tropp kavalerister i Cambridgeshire etter å ha blokkert en verdifull skipslast med sølvplater fra lærestedet Cambridge som var ment for kongen. Cromwell og hans ryttere slåss deretter i det ikke avgjørende slaget ved Edgehill den 23. oktober 1642. Troppen ble utvidet til å bli et fullt regiment i løpet av vinteren 1642 og 1643, og utgjorde en del av den østlige sammenslutningen av rundhodene, , under kommando av Edward Montagu, jarlen av Manchester. Cromwell fikk erfaring i en rekke suksessfulle hendelser og slag i East Anglia i 1643, mest kjent er slaget ved Gainsborough den 28. juli. Han ble deretter utpekt som guvernør av Ely og som en oberst av den østlige sammenslutningen.