ตูฮาเชฟสกีนำกองกำลังโซเวียตเข้าบุกโปแลนด์ใน ค.ศ. 1920 ซึ่งเป็นช่วงสงครามโปแลนด์–โซเวียต ตูฮาเชฟสกีรวมกำลังพลของเขาเข้าใกล้เมืองวีเต็บสค์ ซึ่งเขาขนานนามว่า "ประตูเมืองสู่สโมเลนสค์" เมื่อเขาออกคำสั่งกองทัพให้ข้ามพรมแดน ตูฮาเชฟสกีกล่าวว่า "ชะตากรรมของการปฏิวัติโลกกำลังถูกตัดสินในฝั่งตะวันตก จากการกวาดล้างในโปแลนด์สู่การลุกฮือแห่งสากล ... ถึงวิลนอ, มินสค์ และ วอร์ซอ เดินหน้า !"[14]

นักประวัติศาสตร์ ริชาร์ด เอ็ม. วัตต์ เขียนไว้ว่า "ความกล้าหาญของตูฮาเชฟสกีในการมุ่งหน้าไปยังตะวันตกเป็นกุญแจสู่ความสำเร็จของเขา กองบัญชาการทหารสูงสุดของโซเวียตส่งทหารประมาณ 60,000 คนมาเป็นกำลังเสริม แต่ตูฮาเชฟสกีไม่เคยหยุดรอให้พวกเขาตามทัน การรุกเดินหน้าต่อไปทำให้ต้องทิ้งคนที่ตามไม่ทันเป็นจำนวนมากขึ้นทุกวัน แต่ตูฮาเชฟสกีไม่สนใจการสูญเสียเหล่านี้ การส่งเสบียงและยุทโธปกรณ์ตกอยู่ในความยุ่งเหยิง ทัพหลังของเขากระจัดกระจาย แต่ตูฮาเชฟสกีก็ไม่แยแส ทำให้คนของเขาต้องหาเสบียงจากแถบนั้นแทน ในวันที่กองทัพของเขายึดเมืองมินสค์สำเร็จ ก็มีเสียงโห่ร้องใหม่ขึ้นว่า "เอาวอร์ซอมาให้เรา !" ตูฮาเชฟสกีมุ่งมั่นที่จะให้สิ่งที่พวกเขาต้องการ ทุกองค์ประกอบเหล่านี้ทำให้การดำเนินงานของตูฮาเชฟสกีแสดงถึงพลังความกล้าหาญ ความมุ่งมั่น และ ความใจร้อนของเขา"[15]

แต่กองทัพของเขาพ่ายแพ้ต่อกองทัพโปแลนด์ภายใต้การนำของยูแซฟ ปิวซุดสกีนอกกรุงวอร์ซอ ในช่วงระหว่างสงคราม ตูฮาเชฟสกีเริ่มมีความขัดแย้งกับโจเซฟ สตาลิน เนื่องจากต่างฝ่ายต่างคิดว่าอีกฝ่ายเป็นเหตุให้การยึดกรุงวอร์ซอของโซเวียตไม่สำเร็จ หลังจากความพ่ายแพ้ ตูฮาเชฟสกีได้กล่าวว่า:

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าถ้าเราได้รับชัยชนะบนแม่น้ำวิสตูลา ไฟแห่งการปฏิวัติคงจะลุกโชนไปทั้งทวีป[16]

หนังสือเกี่ยวกับสงครามของเขาได้รับการแปลและตีพิมพ์เป็นภาษาโปแลนด์พร้อมกับหนังสือของปิวซุดสกี