16. tammikuuta 1643 Thomas, lordi Grey of Groby nimitettiin Midlandin maakuntien yhdistyksen ylipäälliköksi ja sai sitten käskyn huolehtia Nottinghamista toisen sisällissodan aikana. Hän otti sinne päämajan kesäkuussa 1643 noin 6000 miehen joukollaan. Kirjeessään pojalleen Thomasille 5. maaliskuuta 1643 Henry Grey (Thomasin isä) kuvailee taistelua, jossa hän pyyhkäisi maan läpi Lutterworthin, Hinckleyn, Barwellin, Lichfieldin ja Newarkin kaltaisten kaupunkien läpi. 29. elokuuta 1643 hän liittyi Essexin kreiviin marssiin Gloucesterin vapauttamiseksi. Hän taisteli Newburyn ensimmäisessä taistelussa.
Hän sai siitä kiitoksen. Vuonna 1644 hän sai lisää arvostusta Derbyshiren paikkojen vähentämisestä. Myöhemmin hän lähti Leicesteristä väärinkäsityksen vuoksi, mutta vuonna 1645 hänet pyydettiin takaisin vastaamaan rojalistien hyökkäykseen. Vuonna 1648 lordi Grey keräsi joukkoja Leicestershireen. Prestonin taistelun jälkeen hän ajoi Hamiltonin herttuan ja hänen hevosensa perään Uttoxeterille ja otti kunnian hänen vangitsemisestaan, vaikka Hamilton väitti antautuneensa. Elokuuhun saakka Greylla oli useita komennuksia miliisiassa. Vuonna 1651 hänet lähetettiin keräämään vapaaehtoisia Leicesterin, Nottinghamin, Northamptonin ja Rutlandin piirikunnissa vastaamaan skottien hyökkäykseen. Syyskuussa sir Edward Massie antautui lordi Greylle Worcesterin taistelun jälkeen.