Он вновь оказался на Восточном фронте, теперь уже как командующий 5-й армией, действовавшей на направлении главного удара белых. Тухачевский успешно проявил себя при разгроме белых в ходе Бугурусланской, Бугульминской, Мензелинской, Бирской, Златоустовской, Челябинской, Омской операций. В результате серии побед белые из Поволжья были отброшены в Сибирь. За освобождение Поволжья и Урала и успехи в Челябинской операции Тухачевский был награжден орденом Красного Знамени, а в конце 1919 г. по итогам кампании был награжден почетным золотым оружием. 27-летний бывший подпоручик разгромил войска адмирала А. В. Колчака.
Из лекции М. Н. Тухачевского в 1919 г: «Мы все видим, что наши русские генералы не сумели познать Гражданскую войну, не сумели овладеть ее формами. Лишь очень немногие генералы белой гвардии, способные и проникнутые классовым буржуазным самосознанием, оказались на высоте своего дела. Большая же часть надменно заявляла, что наша Гражданская война не вполне война, так, какая-то малая война или комиссарская партизанщина. Однако, несмотря на такие зловещие утверждения, мы видим перед собой не малую войну, а большую планомерную войну, чуть ли не миллионных армий, проникнутую единой идеей и совершающую блестящие маневры. И в рядах этой армии среди ее преданных, рожденных Гражданской войной начальников начинает слагаться определенная доктрина этой войны, а с ней вместе и теоретическое ее обоснование…»
Армия Тухачевского обладала мощным политическим составом — сюда было собрано наибольшее количество коммунистов в сравнении с другими армиями фронта. На Восточном фронте Тухачевский сотрудничал с другим самородком на высших постах РККА — М. В. Фрунзе. Вместе с тем уже в это время проявился строптивый характер честолюбивого военачальника. Тухачевский, например, вступил в конфликт с командовавшим непродолжительное время фронтом бывшим генералом А. А. Самойло. В итоге союза Тухачевского с членами РВС фронта, не принимавшими Самойло (вместо прежнего командующего С. С. Каменева), последний был отозван.
Первые пять маршалов: Тухачевский, Ворошилов, Егоров (сидят), Будённый и Блюхер (стоят)
После разгрома Колчака Тухачевский в начале 1920 г. вновь направлен на Юг, где возглавил Кавказский фронт. В его задачи входило завершение разгрома белых армий Юга России под командованием генерала А. И. Деникина. После ликвидации сопротивления белых на Кавказе Тухачевский издал приказ 11-й армии, входившей в состав фронта, занять Азербайджан, что и было сделано. Впрочем, в это время Тухачевский был направлен спасать Советскую Россию на новый участок — на Западный фронт, где все более напряженно складывалась борьба с поляками.