Entre 1920 y 1921 estuvo bajo el mando de Semión Budionni, junto con el cual formó la élite que dominó el Ejército hasta la Segunda Guerra Mundial. Al final de la guerra ruso-polaca Timoshenko fue designado comandante en jefe de la Caballería del Ejército (1925-1930), siendo reubicado como jefe de las unidades de Bielorrusia (1933), Kiev (1935), norte del Cáucaso y Járkov (1937) y nuevamente Kiev en 1938. En 1939 estaba al comando del frente oriental que realizó la invasión a Polonia. Posteriormente entró a formar parte del Comité Central del PCUS, y por ser un leal amigo de Stalin, no sufrió peligro durante la Gran Purga a pesar de defender la eliminación de los comisarios políticos del ejército como su conmilitón y víctima de las purgas, Tujachevski.