1921 war Tuchatschewski auf Befehl Lenins und Trotzkis, deren Unterstützung er sich trotz der Niederlage in Polen sicher sein konnte, zur Unterdrückung des Kronstädter Matrosenaufstands entsandt worden. Sein ehemaliger Gönner Sinowjew konnte sich als Kommissar des Petrograder Gebietes nicht mehr des Aufstandes gegen das bolschewistische System erwehren und erhielt nun Tuchatschewski als militärischen Führer zugeteilt. Der Versuch Lenins, den Aufstand durch Beschwichtigung zu beenden, indem er Kalinin zu den Matrosen entsandte, schlug fehl. Am 5. März 1921 erhielt Tuchatschewski sein Kommando. In einem Zangenangriff über den zugefrorenen Finnischen Meerbusen auf die Insel Kotlin, auf der Kronstadt liegt, gelang die erfolgreiche Niederwerfung des Aufstandes, teilweise nur im zähen und erbitterten Häuserkampf. Die Kämpfe dauerten vom 7. bis 17. März 1921 an, mehrere tausend Todesopfer auf beiden Seiten waren dabei zu beklagen.