Особое внимание уделялось налаживанию работы штабов всех степеней. По указанию Тухачевского полевые штабы бригад были выдвинуты непосредственно в район действий своих частей, а полевые штабы дивизий и армий — возможно ближе к войскам. При этом он требовал использовать для управления все виды связи и в первую очередь радио. «Только такой способ, — подчеркивал Михаил Николаевич в одном из приказов, — может обеспечить быструю доставку донесений и приказаний и надежное управление боем».
К исходу 13 февраля подготовительные мероприятия были в основном закончены. Несмотря на то, что 1-я Конная армия не успела выйти в указанный район, Тухачевский решил начать операцию с утра 14 февраля. Он располагал данными о том, что белогвардейское командование в середине февраля предусматривало перейти в контрнаступление и захватить Ростов и Новочеркасск. Необходимо было упредить противника.
На рассвете 14 февраля войска 10-й армии перешли в наступление, форсировали Маныч и разгромили 1-й Кубанский корпус белогвардейцев. 1-я Конная армия, введенная в прорыв, с 25 февраля по 2 марта во встречном сражении, получившем наименование Егорлыкского, нанесла поражение основной ударной силе противника — белоказачьей коннице. Это было самое крупное в истории гражданской войны встречное сражение кавалерии, в котором с обеих сторон участвовало до 25 тысяч сабель.
Победа советской конницы предопределила исход борьбы на Северном Кавказе. Бросая технику, обозы, раненых, белогвардейцы поспешно отходили к Новороссийску. Войска Кавказского фронта приступили к преследованию противника. Тухачевский постоянно требовал от командармов докладов об обстановке и принятых решениях. Он указывал на необходимость обеспечения захвата невредимыми железнодорожных мостов через реку Кубань, поддержания тесного взаимодействия между армиями, ведения неотступного преследования, чтобы не дать белогвардейцам закрепиться на промежуточных рубежах. 27 марта войска 8-й и 9-й армий во взаимодействии с партизанами овладели городом Новороссийском. Деникинщина была ликвидирована.
2 апреля Г. К. Орджоникидзе доложил В. И. Ленину: «Освобождение от белых всего Северного Кавказа, Кубани, Ставрополья, Черноморья, Терской и Дагестанской областей стало совершившимся фактом».
Через семь дней Тухачевский издал приказ, в котором подводились итоги операции по разгрому деникинских войск. В приказе говорилось: «Под мощными ударами Красной Армии Деникин потерял почти всю свою территорию, выпустил из своих рук инициативу, и лишь жалкие остатки жмутся у берегов Черного моря. Эта победа одержана благодаря нашей организованности и революционной дисциплине».
С ликвидацией деникинщины центр тяжести гражданской войны переместился на запад страны, где войска буржуазно-помещичьей Польши, подстрекаемые Антантой, готовились к широким наступательным действиям против Красной Армии. По решению ЦК РКП (б) и СПК Главное командование Советских Вооруженных Сил разработало мероприятия, направленные на усиление Западного и Юго-Западного фронтов. Сюда перебрасывались части и соединения, в том числе 1-я Конная армия с Кавказа, шли эшелоны с оружием и продовольствием. Были приняты меры и по укреплению руководства войсками опытными командными кадрами и политическими работниками.
20 марта 1920 года Каменев писал В. И. Ленину: «…ввиду важности польского фронта и ввиду серьезности предстоящих здесь операций Главнокомандование предполагает к моменту решительных операций переместить на Западный фронт командующего ныне Кавказским фронтом т. Тухачевского, умело и решительно проведшего последние операции по разгрому армий генерала Деникина…»
Тухачевский вступил в командование Западным фронтом 29 апреля. В это время на Украине армии Юго-Западного фронта вели тяжелые оборонительные бои с польскими войсками, стремившимися захватить Киев и выйти к Днепру. В целях оказания помощи Юго-Западному фронту армии Западного фронта 14 мая начали наступление в Белоруссии. Однако оно завершилось неудачей из-за недостатка сил, резервов, отсутствия устойчивого управления и слабой работы тыла.
Впоследствии Тухачевский так оценил итоги Майской операции: «Эта первая наша операция имела для нас очень важное значение. Войска наши увидели, что они могут побеждать поляков. Правда, польские войска в целом ряде боев показали себя по строевым качествам выше, но зато наша энергия, смелость и умение группироваться, в общем, доказали, что наши части тактически способнее польских, и это окончательно рассеяло ту неуверенность, которая еще имелась в некоторых частях. На будущие бои все смотрели с твердой решимостью и с полной уверенностью в победе.
Вторым важным следствием нашего первого наступления было то, что мы облегчили положение Юго-Западного фронта и заставили в самую тяжелую минуту для него снять часть польских войск с киевского направления.