גיוס מערך המילואים היווה מרכיב משמעותי בכוננות הצבאית של צה"ל והוצאתו אל הפועל במהירות הייתה תנאי עיקרי להצלחה במערכה. בשעות שקדמו למלחמת יום הכיפורים, סוגיית היקף הגיוס עמדה במוקד המחלוקת בין שר הביטחון לבין הרמטכ"ל, ומשנפתחה האש התרכז המאמץ בקליטת כוחות המילואים ובהעברתם בהקדם לקו החזית.
צה"ל התבסס לאחר מלחמת העצמאות על הצבא הסדיר ובו גרעין מצומצם יחסית של משרתים בקבע, בעוד עיקר כוחו לעיתות חירום התבסס על מערך המילואים. בשגרה גויסו יחידות המילואים לאימונים כהכנה למלחמה ולתעסוקה מבצעית, ובמלחמה שולבו בתפקידים תומכי לחימה ובפעילות קרבית של ממש. מרכיב הגיוס היווה נדבך מרכזי במצב הכוננות בו נמצא צה"ל ונועד להתממש לאור התרעה של 48-24 שעות לפחות על כוונות האויב לפתוח במלחמה. בעקבות גיוסם, היו כוחות המילואים אמורים לסייע מוקדם ככל האפשר לכוחות הסדירים בנטל הלחימה.
תהליך הגיוס כלל שלושה שלבים עיקריים מרגע קבלת ההחלטה להפעיל את המילואים. בשלב הראשון הפקודה הורדה לשטח, נפתחו מרכזי גיוס מרחביים ששיגרו חוליות של מפיצי צווים לבתים ולבסוף הוסעו המתייצבים ליחידותיהם. בשלב השני הצטיידו היחידות המגויסות בבסיסים והתארגנו לתזוזה, ובשלב השלישי הם נעו לעבר שטחי הכינוס הקרובים לקו החזית. בכל האמור לשיטת הגיוס השתמש צה"ל בגיוס סמוי, שנערך בדרך כלל בלילה באמצעות קריאה טלפונית וחוליות של מפיצי צווים, ובגיוס פומבי שנערך באמצעות אמצעי התקשורת ובדגש על הרדיו בו הושמעו שמות הקוד שניתנו מראש ליחידות.
ערב מלחמת יום הכיפורים מנה הכוח הסדיר של צה"ל כ-115 אלף איש ומערך המילואים שלו כ-350 אלף איש, כאשר עיקר עוצמתו התבססה על חמש אוגדות שריון במילואים שהיוו את עמוד השדרה של צבא היבשה. לפיקוד הדרום הוקצו האוגדה הסדירה 252 ואוגדות המילואים 143 ו-162, לפיקוד הצפון אוגדות המילואים 36 ו-210 שהקמתה הושלמה בעיצומה של כוננות כחול לבן ולפיקוד המרכז אוגדה 146. בנוסף לאלה היו כוחות חי"ר במילואים בדגש על חטיבות הצנחנים 247 ו-317, וכוחות של תומכי לחימה מחילות התותחנים, ההנדסה, החימוש והקשר ושל מערך התחזוקה. בזרועות הים והאוויר, היה אומנם גרעין משמעותי של משרתי קבע, אך גם להם היה מערך גיוס של בעלי תפקידים בדגש על טייסים, גילוי ובקרה והגנה אווירית. בעת גיוס כללי אמור היה לפעול מערך ההגנה האזרחית (הג"א) שכלל כ-50 אלף איש ובמסגרת משק לשעת חירום (מל"ח) נועדו כ-160 אלף איש לעבוד ב-2,700 מפעלים שהוגדרו חיוניים.
בתקופה שקדמה למלחמה, החזיק אגף המודיעין בקונספציה לפיה לא צפויה מלחמה בין ישראל לבין שכנותיה לפני שנת 1975, וההערכה הייתה כי על אף המתיחות ששררה בגבולות, הסבירות למערכה כוללת הינה נמוכה. אולם, בעקבות הפינוי הבהול של משפחות היועצים הסובייטים בליל 5-4 באוקטובר 1973 ממצרים ומסוריה, שאת סיבתו אגף המודיעין התקשה להסביר, הוחלט לנקוט בצעדי זהירות. בבוקר ה-5 באוקטובר הועלה מצב הכוננות לדרגה ג' ומשמעותו שמערך גיוס כוחות המילואים הועמד במוכנות להפעלה. בנוסף, הסמיכה הממשלה את גולדה מאיר העומדת בראשה ואת שר הביטחון משה דיין להורות על גיוס מערך המילואים. העלאת הכוננות הביאה לכך שהמערך הסדיר בסיני וברמת הגולן תוגבר, בעוד שבחיל האוויר בוצע גיוס סלקטיבי של אנשי מילואים לתפקידים יעודיים.
ב-6 באוקטובר בסביבות השעה 04:30 לפנות בוקר, בעיצומו של יום הכיפורים, התקבלה מהמוסד ידיעה כי מלחמה צפויה להיפתח באופן ודאי בערב על ידי צבאות מצרים וסוריה. לאור זאת, המטה הכללי הנחה מיידית את חיל האוויר לגייס את כל הטייסים ואת אנשיו במערכי הנ"מ והבקרה, ואישר לאגף המטה (אג"ם) לגייס אלפי בעלי תפקידים לאגפים ולזרועות. עוד הוחלט לפי שעה, כי אם הממשלה תאשר הנחתת מכה אווירית מקדימה הגיוס יישאר סמוי, אך גם בוצעה היערכות לגיוס פומבי באמצעות שידור הרדיו של גלי צה"ל. סמוך לשעה 06:00 התקיים דיון בראשות שר הביטחון דיין והרמטכ"ל דוד אלעזר בנוגע למכה האווירית המקדימה ובאשר להיקף הגיוס. שר הביטחון שלל על הסף את המכה המקדימה משיקולים מדיניים ולפיכך התמקד הדיון בשיעור כוחות המילואים שיש לגייס. הרמטכ"ל סבר, שלאור הידיעה על מלחמה בשער יש לגייס את כל הכוח הלוחם ואת מרבית מערך המילואים בהיקף של כ-200 אלף איש. שר הביטחון לעומת זאת אימץ גישה מינימלית והסכים לגייס את כל חיל האוויר ושתי אוגדות בלבד, האחת לצפון והאחרת לדרום ובסך הכול סדר גודל של 50 עד 60 אלף איש. הרמטכ"ל לא קיבל את עמדת השר והוחלט להביא את המחלוקת להכרעת ראשת הממשלה, וזאת מבלי שנעשה דבר לגבי שתי האוגדות שעליהן לכאורה הוסכם לגייס ותוך אובדן זמן יקר.
בדיון שנערך בלשכת ראש הממשלה בין השעות 09:20-08:00, תמכה גולדה מאיר בהחלטת שר הביטחון להימנע ממכה מקדימה, אך גם קיבלה את עמדת הרמטכ"ל באשר לגיוס רחב יותר ואישרה לגייס לבד מכל חיל האוויר גם סד"כ של ארבע אוגדות. צה"ל פתח בגיוס סמוי של הכוחות, אך משפרצה המלחמה סמוך לשעה שתיים בצהריים הפך הגיוס לפומבי. בשל הפתיחה המפתיעה בניגוד להערכת אגף המודיעין ובשל זמן ההתרעה הקצר נשען צה"ל בליל הלחימה הראשון על המערך הסדיר. כוחות מילואים ראשונים הגיעו לרמת הגולן אומנם כבר בסביבות חצות, תחילה מחטיבה 179 ובהמשך מחטיבה 679, אך צבירה משמעותית של כוח נמשכה לאורך ה-7 באוקטובר. משגויסה המסה העיקרית של המילואים וגם קודמה לקווי החזית ניתן היה להפעילה לטובת מתקפות הנגד ב-8 באוקטובר.
התמשכות הלחימה הביאה גם לגיוס לוחמים רבים שאותרו בחו"ל, בדגש על אנשי צוותי טנקים, והוטסו מיידית לארץ. על בסיסם נבנה גדוד טנקים 100 בפיקוד סא"ל אהוד ברק, ששולב בלחימה בחזית הדרום במסגרת חטיבה 460, וכוח כץ בפיקודו של סא"ל עמוס כץ, ששולב בלחימה בחזית הצפון במסגרת חטיבה 7.
מערך המילואים, שגיוסו החל בחופזה, היטה בזכות היקפו ואיכותו האנושית את הכף ואיפשר לצה"ל לבלום את האויב ולהעביר את הלחימה לעומק שטחו.