Михаил Николаевич не смирился со своей судьбой. Три побега были неудачными и окончились ужесточением режима. После четвертого Тухачевский решил назваться простым солдатом и полной мерой познал разницу между содержанием в плену офицеров и рядовых. Пятый побег удался: через Францию, Англию и Финляндию Тухачевский добрался до Петрограда и явился в казармы своего Семеновского полка за две недели до Октябрьского вооруженного восстания. Во время короткого отпуска он побывал в Пензе у матери и сестер, которые не имели о нем никаких сведений, кроме короткого сообщения «пропал без вести». Но у родных Михаил Николаевич не задержался. Он сделал свой выбор и решил стать на сторону Советской власти. В начале марта 1918 г. бывшего поручика по рекомендации старого друга, большевика Кулябко, приняли сотрудником Военного отдела ВЦИК. Тухачевский говорил: «Моя настоящая жизнь началась с Октябрьской революции и вступления в Красную армию». А сокурсник Посторонкин язвительно заметил по этому поводу, что «он примкнул к тому лагерю, где, по его расчетам, было легче сделать карьеру, не теряя ничего, и без особенного риску достичь высокого положения и широкой известности». А ведь положение военспеца, да еще дворянского происхождения, по тем временам было очень шатким.
В 25 лет Тухачевский вступил в большевистскую партию и уже в июне 1918 г. получил назначение на должность командующего 1-й армией Восточного фронта. Здесь при поддержке белогвардейцев поднял контрреволюционный мятеж чехословацкий корпус и захватил крупнейшие города по Сибирской железной дороге. Перед Тухачевским стояла сложная задача: из отдельных групп и отрядов создать регулярную, дееспособную армию. Мобилизация, организованная молодым командармом, прошла успешно, но была неожиданно прервана авантюрой главкома фронта Муравьева, решившего замириться с белочехами и объявить войну Германии. Выступление Муравьева было ликвидировано, но на фронте царил разброд. Белочехи и белогвардейцы захватили Сызрань, Бугульму и Симбирск. Тухачевский сделал все возможное, чтобы восстановить боеспособность вверенного ему участка. 9 сентября войска 1-й армии перешли в наступление. Удар был неожиданно мощным, со сложными отвлекающими маневрами. Широта оперативного мышления командарма, правильный расчет сил превратили локальную Симбирскую операцию в общее наступление всего Восточного фронта и разрушили планы Антанты по удушению Советской Республики с помощью корпуса белочехов. Тухачевский не только доказал, что он вполне готов к командованию армиями, но и сдал суровый экзамен на верность Советской власти.
С этого момента партия перебрасывала «подпоручика-командарма» на самые тяжелые участки фронтов. И хотя предвзятое отношение к нему «старых генералов», перешедших на сторону большевиков, оскорбляло самолюбие, он был всегда сдержан и корректен, профессиональными качествами доказывал соответствие занимаемой должности. Только лишь успела 8-я армия Южного фронта под командованием Тухачевского в ноябре 1918 г. нанести поражение Донской армии генерала П. Н. Краснова, форсировав Дон и Северный Донец, а ее командарма вновь перебросили на Восточный фронт.
Здесь перед 5-й армией стояла задача сорвать план Колчака, стремящегося на юг, на соединение с Деникиным. Всесторонне оценив состояние обороны противника, командарм нанес главный удар в совсем неожиданном месте, в обход Бугуруслана, перерезав тем самым железнодорожную линию и отняв у белогвардейцев возможность реальных маневров. Это обеспечило всей группе войск возможность общего наступления. Белогвардейцы были отброшены за Уральский хребет и р. Уфу. Теперь предстояла сложная операция по переходу через горы. Два удобных перехода контролировались колчаковцами. Тухачевский добился необходимой внезапности, направил войска в обход расположения белых по твердому дну реки Юрюзани. Этот неожиданный маневр восполнил численный недостаток сил красных войск. Ложное наступление отвлекло внимание колчаковцев, и части 26-й стрелковой дивизии, в невероятно тяжелых условиях преодолев более сотни километров, вышли в глубокий тыл противника. Столь же стремительно Тухачевский провел и Челябинскую операцию, завершившуюся освобождением Южного Урала. Огромный успех 5-й армии, фактически созданной Тухачевским, был по достоинству оценен. Ее имя было занесено на Почетную золотую доску в зале Красного Знамени РВСР, а командующий был награжден орденом Красного Знамени (1919 г.).
Дальше были освобождение Сибири и Омская операция, в результате которой покончили с колчаковщиной (ноябрь 1919 г.). В этот период Тухачевский впервые столкнулся с недружелюбным отношением к нему Сталина. Тот очень ревниво воспринял громкую славу «независимого поручика-дворянина» и пытался своей властью не допустить его вступления в должность командующего 13-й армией Южного фронта. Ленин решительно пресек «личные антипатии», и в конце января 1920 г. Тухачевскому было доверено командование войсками всего Кавказского фронта.