На пост командующего этим фронтом Тухачевский был назначен 28 апреля. К этому времени он завоевал репутацию одного из лучших большевистских полководцев. На вверенном Тухачевскому фронте были сконцентрированы самые сильные в республике специалисты Генерального штаба, опытный командный состав. Предпринятое Тухачевским стремительное наступление привело Красную Армию за месяц от Березины до Вислы. В первой половине августа 1920 г. части Тухачевского оказались фактически под стенами Варшавы, однако для взятия польской столицы не хватило сил.
Полководческому почерку Тухачевского были присущи глубокие таранные удары при быстром вводе в бой резервов (впоследствии Тухачевский выступил разработчиком теории глубокого боя), что приводило к истощению войск и разного рода неожиданностям, которые нечем было парировать. Этот подход получил развитие в концепции последовательных операций, при которой силы противника последовательно истощаются в следующих одно за другим сражениях.
На практике Тухачевский реализовал эту концепцию в борьбе с колчаковскими войсками.
Неоднократно предпринимались Тухачевским (и против белых, и против поляков), но не увенчивались успехом и попытки широкого окружения противника. Современники отмечали не только глубокий ум молодого советского полководца, но и его склонность к авантюрным предприятиям. В целом Тухачевский прекрасно понял природу Гражданской войны и научился добиваться успеха в ее условиях навязыванием своей воли противнику и активными наступательными действиями. В этом отношении его авантюризм порой благотворно влиял на результаты операций. При этом Тухачевский всегда опирался на высококвалифицированные штабные коллективы. Вопрос о полководческих способностях лично самого Тухачевского остается открытым. Неизвестно и то, как он мог бы себя проявить в качестве полководца на большой войне, кардинально отличавшейся от войны Гражданской.
Конец Гражданской войны ознаменовался для Тухачевского руководством ликвидацией Кронштадтского восстания и подавлением восстания тамбовских крестьян (при этом ограниченно применялись удушливые газы, но не в виде масштабных и уничтожающих все живое газобаллонных атак, как представляется по опыту Первой мировой войны, а в форме обстрелов химическими снарядами, широко применявшимися в Гражданскую войну как красными, так и белыми).
В ходе Гражданской войны и особенно после нее Тухачевский стал активно выступать на военно-научном поприще. Одна за другой выходят его книги «Война классов», «Маневр и артиллерия». И здесь он тесно сотрудничал с ведущими военно-научными кадрами страны. Так, его ближайшим сотрудником был известный военный ученый В. К. Триандафиллов. Углубленное знакомство Тухачевского с военно-научным миром связано с периодом его руководства Военной академией РККА.
В 1922–1924 гг. Тухачевский командовал Западным фронтом, причем его вмешательства в политическую жизнь страны крайне опасалась партийная верхушка, увязшая во внутренних дрязгах и борьбе. Тухачевский действительно обладал политическими амбициями. За ним велось негласное наблюдение, собирался компрометирующий материал.
В результате в самый напряженный период противоборства сторонников И. В. Сталина и Л. Д. Троцкого Тухачевский оказался совершенно пассивен.