Весной 1918 г. Тухачевский приехал в Москву, где решил связать свою дальнейшую судьбу с Красной Армией. Пропустив, по сути, всю мировую войну, он не мог похвастаться ни наградами, ни чинами, которыми оказались отмечены уцелевшие офицеры-однополчане. При отмечавшихся современниками болезненном честолюбии, надменности, позерстве Тухачевского, его стремлении «играть роль», подражать Наполеону, несомненном карьеризме это оказалось значимым фактором, повлиявшим на дальнейший выбор. Возможно, не видя для себя перспектив у белых, Тухачевский сделал ставку на красных — и не прогадал. Судьба вознесла его, потенциально враждебного новой власти дворянина, в прошлом монархиста, офицера элитного гвардейского полка на вершину советского военно-политического Олимпа почти на два десятилетия. В годы Гражданской войны Тухачевским нередко двигало стремление показать свое превосходство старым генералам, руководившим армиями белых.
Уже 5 апреля 1918 г. он вступил в большевистскую партию. По всей видимости, сказались его карьерные устремления, т. к. ни в то время, ни через десять и двадцать лет вступление в партию еще не было обязательным даже для представителей высшего командного состава (таковым оно стало лишь после Великой Отечественной войны). И в дальнейшем Тухачевский к месту и не к месту демонстрировал свою преданность партийным идеалам. Бывшие офицеры, примкнувшие к партии большевиков, были настолько редким явлением, что Тухачевскому сразу предложили пост представителя военного отдела ВЦИК и работу в Кремле. Необходимо было инспектировать местные военные учреждения, что дало Тухачевскому представление о зарождавшейся Красной Армии.
Вскоре, 27 мая, последовало новое ответственное назначение — военным комиссаром Московского района обороны, а 19 июня Тухачевский отправился на Восточный фронт в распоряжение командующего фронтом М. А. Муравьева для организации частей Красной Армии в высшие соединения и руководства ими. 27 июня он принял этот пост командующего 1-й армией, действовавшей на Средней Волге. Во время произошедшего вскоре выступления Муравьева против красных Тухачевский был арестован мятежником в Симбирске и едва избежал расстрела как большевик. После того как 11 июля Муравьев был убит, Тухачевский временно, до приезда И. И. Вацетиса, командовал фронтом.
На долю Тухачевского и его соратников выпало не только создание и укрепление армии, но и реорганизация ее из разрозненных партизанских формирований в регулярное объединение. Тухачевский, не обладавший военно-административным опытом, опирался на высококвалифицированные кадры старых офицеров с высшим военным образованием. В подборе кадров проявил себя как талантливый организатор. При этом он любил находиться в боевых порядках, как бы наверстывая то, чего оказался почти лишен в мировую войну.
12 сентября войска Тухачевского взяли Симбирск — родной город большевистского лидера В. И. Ленина. Тухачевский не преминул в связи с этим отправить раненому после покушения Ленину поздравительную телеграмму о том, что взятие города — это ответ за одну из ран Ленина, а за вторую рану будет отвечено взятием Самары. В дальнейшем победы следовали одна за другой. Тухачевский взял Сызрань, белые отступали на восток.
В связи с ростом напряженности на Юге Тухачевский был назначен помощником командующего Южным фронтом, причем на фронте возглавил 8-ю армию, действовавшую под Воронежем против Донской армии. Интересно, что еще весной 1919 г. Тухачевский выступал за наступательные действия красных не через Донскую область, а через Донбасс на Ростов. В результате конфликта с командующим фронтом В. М. Гиттисом Тухачевский попросил перевода на другой фронт.
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…»