Po zajęciu Tambowa Mamontow opanował również Lebiediań i Jelec, a następnie, współpracując z siłami gen. Andrieja Szkury, także Woroneż. Po wkroczeniu przez kawalerię Mamontowa do Jelca w mieście miał miejsce pogrom ŻydówJ. D. Smele, The "Russian"..., s. 357..
W listopadzie 1919 r. poważnie osłabiony wcześniejszymi działaniami korpus Mamontowa razem z oddziałami Szkury został zmuszony do opuszczenia Woroneża i rozbity przez korpus konnicy Siemiona Budionnego w bitwie między Woroneżem a węzłem kolejowym KastornojeP. Kenez, Red Advance..., s. 216.. 2 listopada 1919 r. gen. Piotr Wrangel pozbawił go dowodzenia korpusem, co spotkało się ze sprzeciwem żołnierzy Mamontowa i przyczyniło się do spadku morale w jednostkach białej kawaleriiP. Kenez, Red Advance..., s. 220.. We wrześniu 1920 r. 4 Korpus Doński został przeniesiony z Armii Ochotniczej do Armii Dońskiej, w związku z czym Mamontow nominalnie pozostawał jego dowódcą. Stało się tak na mocy decyzji popierających Mamontowa naczelnych dowódców Kozaków dońskich: atamana Afrikana Bogajewskiego i gen. Władimira Sidorina.
W styczniu 1920 r. wyjechał do Jekaterynodaru na posiedzenie Kręgu dowódców kozaków dońskich, kubańskich i tereckich. W mieście tym zachorował i zmarł na tyfus.