Второе пребывание Тухачевского на Восточном фронте тоже едва не закончилось изгнанием. Уже в мае он вступил в очередной конфликт. На этот раз с командующим фронтом, бывшим царским генералом А. А. Самойло. В 1958 году Самойло писал, что с «резким конфликтом между мной и командующим 5-й армией Тухачевским из-за неправильных его донесений о действиях своих дивизий» усложнилось и положение самого комфронта. Сторону Тухачевского принял член РВС Республики Гусев, но когда Самойло обратился к Главкому Каменеву, то «получил разрешение отстранить командарма-5». Правда, осуществить это разрешение «по условиям оперативной обстановки» комфронта «не счел возможным».
Самойло тактично умолчал о том, что в своих карьеристических устремлениях бывший подпоручик «широко пользовался приемом, присущим выскочкам - в своих донесениях он преувеличивал собственные успехи, а неудачи переводилка счета других». Воевавший наскоком и нахрапом, не заботясь о резервах и тылах, не умевший организовать связь и взаимодействие частей, Тухачевский побеждал лишь тогда, когда имел численное превосходство над неорганизованным противником. Сталкиваясь с сопротивлением, он сразу же просил подкрепление и обычно его получал.
Известность Тухачевскому принесла почти партизанская война с Колчаком. Не добившись покорения Москвы, с полностью разложившейся армией, «Верховный правитель» России стал отступать в Сибирь. Вслед за откатывающейся армией ударившегося в бегство Колчака устремилась 5-я армия. Естественно, что отступление колчаковцев не могло продолжаться бесконечно. В августе 1919 года, при подходе красных к Петропавловску, белые оказали сопротивление. Сковав части 5-й армии с фронта, они перешли в контрнаступление. «Корпус сибирских казаков атамана Иванова-Ринова опрокинул войска Тухачевского и погнал их назад, к Тоболу». Отступая со своими частями, Тухачевский в панике бежал, переправившись через реку. От полного разгрома «пятоармейцев» спас очередной командующий Восточным фронтом красных, бывший царский генерал В. А. Ольдерроге, ударивший во фланг белых. В себя бывший подпоручик пришел только к 29 октября, когда пополнил дивизии из резерва фронта.
Впрочем, то, что он «постоянно пренебрегал пополнением материальных запасов и подтягиванием тылов, бросал в бой сразу всю массу своих войск, не оставляя резервов», вообще являлось особенностью «полководческого почерка» Тухачевского. Поэтому командованию фронта постоянно приходилось прилагать значительные усилия для восстановления положения. Еще одной особенностью войны в Сибири являлось и то, что «ряд городов — Самара, Кузнецк, Томск, Челябинск — был освобожден партизанами или восставшими рабочими еще до того, как к ним подходили войска» 5-й армии. Однако слава «победителя» доставалась Тухачевскому.