Вскоре, 22 мая 1920 г., приказом РВСР М.Н. Тухачевского причислили к Генеральному штабу. В апреле – августе 1920 г., во время советскопольской войны, командовал Западным фронтом. Как отмечалось в советской военной литературе, одной из причин поражения РККА в войне явились эксцентрическое расхождение операционных линий, вызванное рассогласованностью действий Главного командования, командования Западного и ЮгоЗападного фронтов, а также отказ командования ЮгоЗападного фронта подчиниться директивам Главного командования и своевременно передать в оперативное подчинение командованию Западного фронта 12ю и 1ю Конную армии накануне решающей Варшавской наступательной операции.
В марте 1921 г. командовал штурмом мятежного Кронштадта, где против монопольной власти коммунистов восстали моряки Балтийского фронта. В мае – июле 1921 г. М.Н. Тухачевский назначен командующим войсками Тамбовской губернии, выполнявшими задачу окончательной ликвидации антибольшевистского восстания («антоновщины»). В течение июня месяца в результате нескольких успешных операций крупные повстанческие соединения были уничтожены или рассеяны силами специально созданной для непрерывного преследования и уничтожения партизанских отрядов сводной кавалерийской группы под командованием И.П. Уборевича, усиленной автобронеотрядами. Мелкие разрозненные отряды ликвидировались силами частей боеучастков. Параллельно проводились мероприятия по выявлению и нейтрализации единичных повстанцев и им сочувствующих, изъятию имеющегося у населения на руках оружия, по восстановлению низовых органов государственной власти и по созданию устойчивой и работоспособной государственной власти на местах. В результате принятых мер к концу июля – началу августа 1921 г. восстание было подавлено. Вопреки устоявшемуся за последние десятилетия мнению о том, что это произошло исключительно благодаря использованию химического оружия, его реальное применение ограничилось несколькими десятками снарядов, снаряженных смесью на основе хлорпикрина. Согласно экспертному заключению Научного центра ФБУ «33 ЦНИИИ МО РФ», массированного применения химического оружия на Тамбовщине быть и не могло по причинам несоблюдения основных принципов его успешного применения, заведомо недостаточного количества боеприпасов и неподготовленности личного состава.