Tuchatschewski entstammte einer alten, aber verarmten Adelsfamilie aus dem Gouvernement Smolensk. Nach den Forschungen eines entfernten Verwandten des russischen Dichters Leo Tolstoi soll dessen Geschlecht mit den Tuchatschewskis verwandt sein; ihr Ursprung soll im Geschlecht der Grafen von Flandern liegen, die durch die Kreuzzüge bedingt über Palästina und Zypern zur Nordküste des Schwarzen Meeres gelangten und sich der dort herrschenden Aristokratie anschlossen. Einer seiner Vorfahren, Artemi Tuchatschewski, war kurzzeitig stellvertretender Kommandant von Berlin, als es im Jahre 1762 von russischen Truppen besetzt war. Ein weiterer Vorfahr war beteiligt an der Schlacht von Borodino gegen Napoleon im Jahr 1812.