ในวันที่ 3 ตุลาคม 2559 เขาได้ประกาศสงครามกับกลุ่มแนวร่วมประชาธิปไตยต่อต้านเผด็จการแห่งชาติ ที่เคลื่อนไหวผ่านเว็บไซด์เฟซบุ๊กและยูทูบ รวมถึงเครือข่ายสังคมออนไลน์ โดยกลุ่มดังกล่าวพำนักอยู่ต่างประเทศ[17]ในวันที่ 14 ตุลาคม 2559 เขาได้ออกคำสั่งให้กองกำลังรักษาความสงบเรียบร้อยทุกกองทัพภาคทั่วประเทศ เพิ่มระดับการรักษาความปลอดภัยขั้นสูงสุด [18]ในวันที่ 20 ตุลาคม 2559 พลเอก ประยุทธ์ จันทร์โอชา แต่งตั้งเขาเป็นผู้อำนวยการกองอำนวยการร่วมรักษาความสงบเรียบร้อย ในวันที่ 2 ตุลาคม พ.ศ. 2561 พลเอก เฉลิมชัย สิทธิสาท ได้ตำแหน่งเป็นองคมนตรี