Командуя армией на Восточном и Южном фронтах, Тухачевский достиг серьезных успехов. Его соединения вынудили отступить армию Колчака, что фактически означало ее планомерное преследование и постепенное уничтожение. В 1920 году Тухачевского назначили командующим Кавказским фронтом. В ходе активных действий Красной армии было сломлено сопротивление белогвардейских войск под командованием Деникина. Ключевые города — Ростов, Екатеринодар и Новороссийск — оказались в руках красноармейцев. Находясь под впечатлением от удачных действий Тухачевского, партийное руководство перебросило его на Западный фронт. Здесь его ожидало крупное поражение, которое спустя много лет вменили ему в вину.
В 1918 году в Восточной Европе на осколках Российской, Германской и Австро-Венгерской империй образовался ряд независимых государств. Самой влиятельной среди них оказалась Польша во главе с Юзефом Пилсудским. Вспоминая о временах Речи Посполитой, польское руководство заявило претензии на часть территорий Белоруссии, Украины и Литвы. На протяжении последних месяцев 1918 года и всего 1919 года польская армия предпринимала попытки вернуть эти территории под власть Польши и даже заняла опорные пункты для дальнейшего наступления на восток — города Вильно и Минск.
В начале мая 1920 года в результате наступления польская армия взяла Киев, но удерживать его полякам удавалось недолго. Уже через месяц, пока войска Западного фронта под командованием Тухачевского отвлекали внимание польских сил от главного удара Красной армии, Юго-Западный фронт во главе с А. И. Егоровым при активных действиях 1-й Конной армии С. М. Буденного освободил Киев и на этом участке фронта получил стратегическое преимущество. К началу августа войска Западного фронта вышли к границе с Польшей. Перед советским руководством возникл вопрос: остановиться или продолжить движение на Варшаву. Взвесив военные и политические риски и преимущества, выбрали второй вариант. Ленин верил, что военная угроза подтолкнет польский пролетариат к революции.
Наступление на Варшаву означало неизбежное растягивание фронта, ослабление флангов и нарушение подвоза продовольствия и боеприпасов. Главком вооруженных сил С. С. Каменев впоследствии вспоминал:
Тем временем, воспользовавшись слабостью Мозырской фланговой группы, польское командование нарастило на этом направлении численность войск и подготовило все условия для контрудара. 16 августа 1920 года польские войска атаковали красноармейские части, численно им уступавшие на этом участке фронта, прорвали оборону и создали угрозу окружения армий Западного фронта в районе Варшавы. Еще 11 августа главком Каменев распорядился перебросить с Юго-Западного фронта под Варшаву 1-ю Конную армию. Но командующий Юго-Западным фронтом Егоров и член Реввоенсовета фронта Сталин имели о тактике этой войны другое мнение. Приказ Каменева был исполнен с существенной задержкой: 1-я Конная армия двинулась к Варшаве только 21 августа, когда основные силы Тухачевского были уже разгромлены.
Поражение под Варшавой было ошеломляющим. Около 25 тысяч красноармейцев погибли, более 60 тысяч попали в плен, не говоря уже о захваченных орудиях, лошадях, автомобилях и амуниции. Сами поляки назвали этот успех «Чудом на Висле», подчеркнув его решающее значение в противостоянии с советской республикой.
После победы в Варшавском сражении польские войска развили успех, вышли на Неман, а 12 октября 1920 года снова овладели Минском. В тот же день представители Польши, РСФСР и УССР достигли условий перемирия. Мирный договор, завершивший советско-польскую войну, стороны подписали 18 марта 1921 года в Риге. Согласно Рижскому договору, Польше передавались обширные территории Западной Украины и Западной Белоруссии. Советское правительство обязывалось выплатить Польше огромные репарации.
В ходе поисков ответственного за поражение между Троцким и Сталиным вспыхнула перепалка. Троцкий впоследствии вспоминал: