Фамилия Тухачевских уникальна. Все ее носители были представителями одного дворянского рода, имеющего общего родоначальника с графами Толстыми еще в XIII веке. Эта фамилия происходит от тюркского слова Шгасу, означающего «знаменосец, вестник или рассыльный».
В 1898 году Александровское было продано за долги, и Тухачевские перебрались во владение матери Николая Николаевича близ села Вражское Чембарского уезда Пензенской губернии. Михаил поступил в пензенскую гимназию. Гимназический товарищ Тухачевского В. Студенский вспоминал: «…Наибольший интерес для нас представляла французская борьба. Как раз в эти годы в цирке начались выступления борцов, и мы, гимназисты, подражая им и называя себя именем того или иного борца, устраивали свои чемпионаты по борьбе. Миша выступал под именем Поддубного и равных себе по силе среди нас не имел. Да и ростом он значительно превосходил каждого из нас. Кроме борьбы, мы нередко занимались и поднятием тяжестей. Миша, которому тогда было около 14 лет, легко проделывал упражнения с пудовой гирей. В гимназии, используя силу Миши, мы, его товарищи, часто устраивали такое развлечение: по несколько человек навешивались на него, и он таскал нас по классу, стараясь не сбросить». Другой одноклассник, В. Г. Украинский, подтверждает, что Тухачевский выделялся среди товарищей крепким телосложением и большой физической силой, а «по своему характеру он был тверд в решениях, держался просто, охотно делился со всеми приобретенными знаниями и пользовался среди товарищей авторитетом. Следует, однако, отметить, что он мало общался с гимназистами из аристократического и духовного общества. Ребята из простых семей, близкие к нему, ценили и уважали его… Миша любил гимнастику, был сильным… Он мог, одновременно упираясь в парту, сразу передвинуть несколько парт на некоторое расстояние. Часто боролся, и небезуспешно, с гимназистами из старших классов. Вместе с тем Миша Тухачевский препятствовал тому, чтобы споры между его однокашниками заканчивались дракой или расправой над кем-нибудь. Он всегда заступался за слабых. И эти гуманные качества старался привить другим».
Во Вражском жили только летом, а зимой — в Пензе, где учились дети. По воспоминаниям соседей и друзей, во Вражском Тухачевские уже едва сводили концы с концами, постоянно испытывая острую нехватку денег. В 1-й пензенской гимназии Михаил пробыл с 1904 по 1909 год. В гимназических журналах сохранились нелестные для будущего полководца записи: «Несмотря на свои способности, учился плохо»; «Прилежание — 3»; «Внимание — 2»; «За год пропустил 127 уроков»; «Имел 3 взыскания за разговоры в классах». И так далее, и так далее. Как вспоминал одноклассник Тухачевского Сергей Степанович Островский, по уровню развития Михаил значительно превосходил подавляющее большинство сверстников и учиться в гимназии ему было просто скучно. Хотя отдельные предметы любил и знал их очень хорошо. Так, по-французски и по-немецки Тухачевский говорил настолько свободно, что впоследствии вызывал удивление у французских и немецких военных и политиков. Увлекался астрономией. Вместе с братом Николаем Михаил оборудовал во Вражском метеостанцию, а вечерами любил смотреть в подзорную трубу на звездное небо. Зато самые серьезные проблемы возникли с законом Божьим. На педсовете священник жаловался: «Тухачевский Михаил не занимается законом Божьим». По свидетельству В.Г. Украинского, будущий маршал «не верил в Христа и на уроках закона Божьего допускал некоторые вольности в отношении к преподавателям. За это его несколько раз наказывали и даже удаляли из класса».
В 1909 году Тухачевские переехали в Москву. Михаил два года проучился в 10-й московской гимназии, а затем уговорил отца разрешить ему попытать счастье на воинском поприще. 16 августа 1911 года Тухачевский приступил к занятиям в последнем, 7-м классе 1-го Московского императрицы Екатерины II кадетского корпуса.
Год выпуска будущего полководца, 1912-й, был годом 100-летия Отечественной войны 1812 года. Соответственно и темой выпускного сочинения у кадет стала «Отечественная война и ее герои». Им устроили экскурсию на Бородинское поле, да не простую, а в условиях, приближенных к боевым: с разведкой, марш-броском, с полевыми кухнями… Тухачевский все экзамены сдал на «отлично» и 1 июня 1912 года получил заветный аттестат. Его имя было занесено на мраморную доску. Еще в корпусе Михаил составил словарь пословиц и поговорок, относящихся к военному делу: «Смелый приступ — половина победы», «Бой отвагу любит», «Крепка рать воеводой», «Умей быть солдатом, чтобы быть генералом». Юный кадет мечтал стать генералом.