Seit 1920 war Tuchatschewski Mitglied des Generalstabes und während des Sowjetisch-Polnischen Krieges kommandierte er die sowjetische Westfront. Der Kriegssowjet hatte ihn einstimmig zum Oberbefehlshaber im Polenfeldzug gewählt. Er schlug sein Hauptquartier in Minsk auf und begann mit überlegenen Streitkräften anfänglich sehr erfolgreich, der polnischen Armee schwere Niederlagen zuzufügen, so dass Kiew und Wilna durch die Rote Armee eingenommen werden konnten und die polnischen Streitkräfte sich ins polnische Kernland zurückziehen mussten. Zu dieser Zeit gehörte der designierte neue polnische Machthaber und Gründer der Tscheka, Felix Dscherschinski, zu seinem Stab. Letztlich musste sich Tuchatschewski dem polnischen Marschall Józef Piłsudski in der Schlacht bei Warschau geschlagen geben. Sein Umfassungsangriff auf Warschau scheiterte, da seine südliche Flanke von polnischen Truppen eingedrückt wurde und er einander widersprechende Mitteilungen von der Front erhielt, so dass er nur lückenhaft über die reale Frontlage informiert war. Er sah sich daraufhin gezwungen, seine Truppen aus Zentralpolen zurückzuziehen, um einer Einkesselung zuvorzukommen.