Правда, его стратегические решения не всегда были продуманы и взвешены. Троцкий, например, высоко ценя Тухачевского как «талантливого, но склонного к излишней стремительности полководца», в 1937 году признавал: «Ему не хватало способности оценить военную обстановку со всех сторон. В его стратегии всегда был явственный элемент авантюризма». Будто повторял слова Будберга о юных колчаковских генералах, которые не разбирались «в непреодолимых условиях того, что в военной науке называется общим именем „обстановки“»… Хотя сам Троцкий в спорах с Тухачевским во время войны готов был порой признать правоту молодого командарма. Лидия Норд приводит рассказ Тухачевского об одной из стычек с председателем Реввоенсовета Республики: «На фронт к Тухачевскому приехал Троцкий. Тухачевский наносил в это время на карту план сражения. Троцкий сделал несколько замечаний. Командарм встал, положил перед ним карандаш, которым отмечал на карте, и вышел. „Куда же вы? — крикнул в окно Троцкий. „В ваш вагон, — спокойно ответил Тухачевский. — Вы, Лев Давидович, видимо, решили поменяться со мной местами“». К чести Троцкого, тот сумел понять нелепость своего поведения и после этого инцидента не раз ставил Тухачевского в пример другим командирам. В 1938 году, откликаясь на московские политические судилища, Лев Давидович перечислил Тухачевского среди «лучших полководцев и руководителей Красной Армии».
Златоустовская операция, открывшая Красной армии путь через Уральский хребет, была проведена, с точки зрения канонов военного искусства, почти образцово (притом, что просто «образцовых», без «почти», кампаний в природе не существует — в планы полководцев всегда вмешивается случай или неучтенные обстоятельства). Местность, где предстояло действовать 5-й армии, была труднодоступна для больших масс войск — лесистые горные кряжи, пересекавшиеся долинами рек Ай и Юрюзань, узким дефиле железной дороги и трактом Бирск — Златоуст (ранее этим трактом шел Ханжин в своем отчаянном наступлении к Волге). Главный удар Тухачевский наносил на крайнем левом фланге, от которого и отходил упомянутый тракт. Здесь он сосредоточил ударную группу из 15 стрелковых полков 26-й и 27-й дивизий с сильной артиллерией. А правее ее смело оставил незанятый войсками 90-километровый промежуток против практически недоступного хребта Кара-Тау. Белые, в свою очередь, и Бирский тракт, и Златоустовскую железную дорогу прикрыли двумя примерно одинаковыми по численности группировками. На тракте стоял сильно потрепанный Уральский корпус с полутора пехотными и тремя слабыми кавалерийскими дивизиями. Железную дорогу держали две пехотные дивизии того же корпуса и кавбригада. В тылу, в пяти переходах от линии фронта, располагались две пехотные дивизии Уфимского корпуса Каппеля и Ижевская бригада — самая боеспособная во всей колчаковской армии, сформированная из восставших против большевиков рабочих ижевских заводов. Пехотная дивизия белых тогда уже значительно уступала по численности личного состава стрелковой дивизии красных.
В ночь с 23 на 24 июня 26-я дивизия форсировала реку Уфа у селения Айдос и овладела выходом из дефиле реки Юрюзань. Через сутки Уфу преодолели и главные силы 27-й дивизии, наступая по Бирскому тракту, а одна из ее бригад, двигаясь вдоль железной дороги, 29 июня овладела Аша-Балашовским заводом. 26-я дивизия двигалась по долине Юрюзани. Временами приходилось идти вброд по руслу реки. Бойцы порой вынуждены были на себе перетаскивать орудия через горные перевалы. У селения Дуван 27-я дивизия разбила части Уральского корпуса и 1 июля вышла на Уфимское плоскогорье, по которому открывался путь к Златоусту — важному транспортному узлу. С его захватом войска Колчака уже не смогли бы долго удерживать Урал, к тому же от Златоуста открывался путь в Западную Сибирь. Однако 26-я дивизия, не встречавшая сопротивления, вышла на плоскогорье на двое суток раньше 27-й и внезапно атаковала располагавшуюся на отдыхе 12-ю дивизию противника. Части последней сконцентрировались в районе селения Насибаш, где смогли 3 июля окружить три полка 26-й дивизии, которым, однако, удалось прорваться и соединиться со своим резервным полком. 4-я белая дивизия позднее вступила во встречный бой с только что преодолевшей горные проходы 27-й дивизией, в котором потерпела поражение. 6 июля 26-я дивизия овладела Насибашем. Однако основным силам корпуса Каппеля и Уральского корпуса удалось избежать окружения из-за того, что бои задержали продвижение обходных колонн 5-й армии. 10 июля Тухачевский начал атаку на Златоуст силами 27-й дивизии по кратчайшему пути, тогда как 26-я должна была прижать белых к горам. 13 июля город пал.