I 1920 tok Budjonnyjs kavaleriarme del i invasjonen av Polen i Den polsk-sovjetiske krig, hvor den til å begynne med var seierrik. De polske styrkene ble presset ut av Ukraina, og Budjonnyjs arme brøt senere gjennom de sørlige polske frontlinjene. Senere led imidlertid bolsjevikene store tap i slaget ved Warszawa, hovedsakelig fordi Budjonnyjs arme hadde kjørt seg fast ved Lvov. Etter at hans arme ble beseiret i slaget ved Komarow (et av historiens største kavalerislag) ble Budjonnyj sendt sørover for å kjempe mot de hvite i Ukraina og på Krim. Tross tapet i Polen var han en av Sovjet-Russlands militære helter ved slutten av borgerkrigen.