עם פרוץ מלחמת העולם הראשונה לחם נגד כוחות הצבא האוסטרו-הונגרי באזור גליציה, תחילה כמפקד גדוד ולאחר מכן כמפקד רגימנט של קוזאקים. בינואר 1917 הועלה לדרגת גנרל ומונה למפקד דיוויזיה. בקיץ אותה שנה מונה למפקד גיס. לאחר מהפכת אוקטובר עזב את הצבא ועבר להתגורר בעיר יאלטה שבחצי האי קרים. בתחילת 1918 נאסר על ידי הבולשביקים, אך כעבור זמן קצר שוחרר, עקב פלישת הצבא הגרמני לקרים. לאחר שחרורו עזב את יאלטה ונסע לעיר יקתרינודר, שם התנדב לצבא הלבן. מפקד הצבא, גנרל אנטון דניקין מינה את וראנגל להיות מפקד דיוויזיית הפרשים הראשונה. בינואר 1919 מונה וראנגל לתפקיד מפקד צבא המתנדבים - כוח המחץ של הצבא הלבן. בראש הכוח הזה הצליח וראנגל לכבוש את העיר צאריצין מידי כוחות הצבא האדום. כיבוש העיר איפשר לצבא הלבן לפתוח במתקפה רבתית לכיוון מרכז רוסיה.
לאחר כישלון ההתקפה של הצבא הלבן על מוסקבה, נסוג וראנגל עם כוחותיו לאזור הקווקז. בפברואר 1920 הוא הודח מהפיקוד על ידי גנרל דניקין, בשל עימות שפרץ ביניהם. וראנגל נאלץ לעזוב את הצבא ואת רוסיה ולהגר לצרפת.
באפריל 1920 הובס הצבא הלבן סופית באזור הקווקז ושרידיו התפנו לחצי האי קרים. הפעם נאלץ גנרל דניקין להתפטר מהפיקוד על הצבא הלבן. גנרל וראנגל הוזעק באופן בהול מצרפת, על ידי מטה הצבא, כדי לקחת את הפיקוד. הוא ארגן מחדש את כוחות הצבא הלבן בקרים ובסוף אפריל דווח על ניצחונות של וראנגל ואף על כוונות לפרוץ צפונה[1]. הבריטים פתחו בשיחות שלום עם הבולשביקים[2], הפסיקו את הסיוע לווראנגל והזהירו אותו שלא ייקחו על עצמם אחריות אם יתקוף את הבולשביקים[3]. למרות זאת, במהלך הקיץ פרץ צבאו של וראנגל צפונה וניצל את העובדה שהצבא האדום ריכז מאמץ בחזית פולין[4]. כוחותיו של וראנגל אף עברו למתקפה וכבשו אזורים נרחבים בדרום אוקראינה, הסמוכים לחצי האי קרים.
מטעמים אידאולוגיים שינה וראנגל את שם הצבא ל"הצבא הרוסי". בחצי האי קרים הפך וראנגל לא רק למפקד הצבא, אלא למעשה לשליט עליון של חבל ארץ זה. הוא ביצע מספר רפורמות מרחיקות לכת יחד עם הממשלה שהקים. הוא ויתר על הרעיון של רוסיה מאוחדת (בגבולות האימפריה הרוסית) וכונן יחסים דיפלומטיים עם מדינות עצמאיות שנוצרו עקב התפרקות האימפריה (ביניהן הרפובליקה הדמוקרטית של גאורגיה והרפובליקה העממית של אוקראינה).
אולם בסתיו 1920 התהפך הגלגל. הצבא האדום ריכז כוח רב בדרום אוקראינה, הודות לסיום המערכה נגד פולין. בנוסף לכך הפיקוד העליון הסובייטי כרת ברית מחודשת עם הצבא השחור של נסטור מאכנו, שיחידותיו צורפו לכוח המחץ הסובייטי. כוחות הצבא האדום הוערכו כגדולות פי 20 מאלו של וראנגל[5]. ב-7 בנובמבר1920 החל המבצע לכיבוש חצי האי. לאחר 3 ימי לחימה קשים הצליחו כוחות הצבא האדום והשחור לפרוץ את קווי ההגנה של צבאו של וראנגל והוא החל לסגת לכיוון הנמלים סבסטופול ופאודוסיה.
כדי למנוע נפילת כוחותיו בידי הצבא האדום הורה גנרל וראנגל על פינוי כללי של חצי האי קרים. לפי פקודתו כל אנשי הצבא והאזרחים, אשר לא רוצים להישאר תחת השלטון הקומוניסטי, יוכלו להתפנות יחד איתו. ב-14 בנובמבר 1920 הפליג וראנגל עם אחרוני חייליו מחצי האי קרים[6] לחצי האי גליפולי שבטורקיה, בה התרכזו כ-60,000 פליטים[7].
לאחר שהות קצרה בטורקיה עבר וראנגל להתגורר בסרמסקי קרלובצי שביוגוסלביה, שם יסד את "הארגון הצבאי הכלל רוסי", אשר איחד בתוכו את כל אנשי הצבא הלבן לשעבר שהתגוררו באירופה. בשנת 1924 עבר עם משפחתו לבריסל, שם עבד כמהנדס. בשנת 1928, זמן קצר לפני מותו פרסם את ספר זכרונותיו.
פיוטר וראנגל נפטר ב-25 באפריל 1928 בביתו בבריסל[8]. לפי צוואתו נקבר בבית העלמין של הכנסייה הפרבוסלבית בבלגרד. חלק מהמקורות טוענים כי וראנגל הורעל על ידי אחיו של משרתו, אשר היה סוכן הג.פ.או
