Генерал Шатилов был одним из руководителей Вооруженных сил Юга России (ВСЮР), поэтому сохранились достаточно подробные сведения о его участии в Гражданской войне (см., например: Рутыч Н. Биографический справочник высших чинов Добровольческой армии и Вооруженных Сил Юга России. М., “Regnum” и “Российский архив”, 1997, стр. 269, 270). Из Тифлиса через Владикавказ он добрался до Екатеринодара и 9 сентября 1918 года вступил в Добровольческую армию. Командовал 1-й конной дивизией, 4-м конным корпусом, 15 марта 1919 года был тяжело ранен, но через месяц снова вернулся в строй. В мае 1919 года главнокомандующий Вооруженными силами Юга России генерал Деникин присвоил ему за боевые отличия в боях под Манычем чин генерал-лейтенанта, а в июне назначил его начальником штаба Кавказской армии, действовавшей на Царицынском направлении. Командующим этой армией был генерал Врангель, хорошо знавший Шатилова со времени русско-японской войны. Свой дальнейший путь генералы прошли вместе вплоть до смерти Врангеля в 1928 году.
Поздней осенью 1919 года положение армии Деникина стало критическим. От былых успехов не осталось и следа. Среди офицеров росло недовольство. Врангель считал причиной многих неудач ошибочные, по его мнению, решения Деникина. Шатилов поддерживал в этом споре своего непосредственного командира. Возник острый конфликт, который привел в конце концов к полному разрыву Деникина с Врангелем и Шатиловым. События развивались следующим образом. 26 ноября 1919 года Деникин снял с должности командующего Добровольческой армией проявившего полную несостоятельность генерала Май-Маевского. Новым командующим армией был назначен Врангель, начальником штаба — Шатилов. Однако уже 20 декабря Добровольческая армия была реорганизована в Отдельный Добровольческий корпус. Корпус возглавил генерал Кутепов, Кутеп-Паша, как его звали подчиненные. При этом Врангель и Шатилов были освобождены от своих должностей в связи с их упразднением и переведены в резерв. В течение полутора месяцев они были не у дел, а 8 февраля 1920 года Деникин уволил обоих в отставку и предложил им покинуть Россию. Врангель и Шатилов были вынуждены уехать в Константинополь. Однако положение Белой армии не изменилось к лучшему, и через полтора месяца Деникин под давлением офицерского корпуса был вынужден поставить вопрос о своей отставке с поста главнокомандующего. 22 марта 1920 года в Севастополе под председательством генерала Драгомирова состоялось заседание Военного совета, для участия в котором из Константинополя в Крым были срочно вызваны опальные генералы Врангель и Шатилов. Совет принял отставку Деникина и единогласно избрал его преемником генерала Врангеля. Последний назначил Шатилова своим помощником.
Новому главнокомандующему относительно повезло: война Советской России с Польшей привела к тому, что основные силы Красной Армии были переброшены с южного фронта на западный. Врангель получил передышку, во время которой собрал в Крыму разрозненные остатки деникинских частей и сформировал из них достаточно боеспособную армию, получившую название Русской. Генерал Шатилов занял в ней должность начальника штаба. Русская армия вышла за пределы Крыма на север и провела ряд успешных наступательных операций. Однако после того, как 29 сентября (12 октября) 1920 года в советско-польской войне было заключено перемирие, ситуация резко изменилась. Части Красной Армии, освободившиеся на западе, вернулись на южный фронт и создали трехкратное превосходство сил. Понимая, что исход борьбы предрешен, Врангель отдал Шатилову секретный приказ начать подготовку к эвакуации. За короткий срок удалось собрать более ста судов, загрузить их продовольствием и доставленным из Константинополя углем, разработать подробный план погрузки людей.