S-a reîntors în Rusia în 1917, după Revoluția Rusă. În 1917 a intrat în rândurile Partidului Bolșevic. A devenit ofițer al Armatei Roșii și a avansat foarte rapid datorită calităților sale. În timpul războiului civil a avut sarcina apărării Moscovei. Comisarul Poporului pentru Apărare Lev Troțki i-a dat lui Tuhacevski comanda Armatei a XIX-a în 1919. În fruntea acestei armate el a dus luptele pentru recucerirea Siberiei din mâinile forțelor albilor de sub comanda lui Alexandr Kolceak. A participat, de asemenea, al luptele pentru înfrângerea generalului Anton Denikin în luptele din Crimeea din 1920. A fost conducătorul unităților Armatei Roșii care au înăbușit rebeliunea din Kronstadt și răscoala țărănească din Tambov.