12 июля 1914 года Михаил Тухачевский закончил Александровское военное училище первым по успеваемости и дисциплине. Его произвели в подпоручики и, по правилам, предоставили свободный выбор места службы. Тухачевский, как и завещал дед-генерал, предпочел лейб-гвардии Семеновский полк. По словам дяди Тухачевского, полковника Балкашина, племянник собирался продолжить военное образование: «Он был очень способен и честолюбив, намеревался сделать военную карьеру, мечтал поступить в Академию Генерального штаба». А там, глядишь, — прямая дорога в генералы или даже, чем черт не шутит, в фельдмаршалы. Пока же свежеиспеченный подпоручик, получив 300 рублей казенных денег на экипировку — для Тухачевских сумма немалая, — отправился во Вражское в отпуск. Но отдых пришлось прервать до срока: была объявлена мобилизация, а 1 августа началась война.

Тухачевский вынужден был спешно догонять свой полк, выступивший в район Варшавы. Молодого подпоручика назначили младшим офицером (по нынешнему — заместителем командира) 7-й роты 2-го батальона. Ротой командовал опытный воин капитан Веселаго, добровольцем участвовавший еще в Русско-японской войне. Вскоре полк перебросили в район Ивангорода и Люблина против австро-венгерских войск. 2 сентября 1914 года рота Веселаго и Тухачевского под фольварком Викмундово у местечка Кржешов с боем форсировала реку Сан по подожженному австрийцами мосту, а потом благополучно вернулась на восточный берег с трофеями и пленными. Командир роты за этот подвиг получил орден Святого Георгия 4-й степени, младший офицер — орден Святого Владимира 4-й степени с мечами. Потом последовали другие бои с австрийцами и пришедшими им на помощь немецкими частями. Тухачевский отличился еще несколько раз.

Его товарищ по полку А. А. Типольт, командовавший взводом в 6-й роте того же 2-го батальона, вспоминал случай, происшедший в конце сентября или начале октября 1914 года: «Полк занимал позиции неподалеку от Кракова, по правому берегу Вислы. Немцы укрепились на господствующем левом берегу. Перед нашим батальоном посредине Вислы находился небольшой песчаный островок. Офицеры нередко говорили о том, что вот, дескать, не худо бы попасть на островок и оттуда высмотреть, как построена вражеская оборона, много ли сил у немцев… Не худо, да как это сделать? Миша Тухачевский молча слушал такие разговоры и упорно о чем-то думал. И вот однажды он раздобыл маленькую рыбачью лодчонку, борта которой едва возвышались над водой, вечером лег в нее, оттолкнулся от берега и тихо поплыл. В полном одиночестве он провел на островке всю ночь, часть утра и благополучно вернулся на наш берег, доставив те самые сведения, о которых так мечтали в полку».

Осенью 1914 года Тухачевский на пару дней вырвался к семье в Москву в связи со скоропостижной смертью отца. Сестры не успели сообщить Михаилу об этом несчастье — он сам почувствовал, что дома что-то случилось, и выбил у начальства краткосрочный отпуск. 1914 год был для Тухачевских очень несчастливым. Кроме Николая Николаевича, еще до начала войны умерли сестра Надя, талантливая художница, выпускница Строгановского училища, и брат Игорь. Двое других братьев, Николай и Александр, были призваны в армию прапорщиками в один с Михаилом Семеновский полк. Но брата там они уже не застали.

Воевал Тухачевский храбро и умело. Не обходили его и награды. Позднее, уже в Красной армии Михаил Николаевич отметил, что за Первую мировую войну удостоился всех орденов «от Анны IV степени до Владимира IV степени включительно». Мало кто из офицеров мог похвастать таким количеством отличий к 22 годам! 5 ноября 1914 года Тухачевский в бою у местечка Скала был ранен и отправлен в госпиталь в Москву. Здесь его в последний раз встретил В. Посторонкин, вспоминавший, что Тухачевский «особенно восторженно говорил о своих боевых действиях, о том, что он известен уже в целой дивизии. В его глазах светился огонек затаенной досады — его заветная мечта о получении ордена Св. Георгия 4-й степени не осуществилась». Пристрастность свидетеля, стремящегося представить нам Тухачевского только как беспринципного карьериста, здесь сразу же бросается в глаза. Интересно, каким это образом Посторонкину удалось увидеть в глазах раненого подпоручика досаду, если она была «затаенной» и, как явствует из текста воспоминаний, Тухачевский в беседе с мемуаристом ни словом не обмолвился о своем неудовольствии по поводу получения вместо Георгия Владимира? К тому же нет никаких данных, что младший офицер не ладил с командиром роты, завидовал ему — в противном случае он вряд ли успел бы за полгода получить такое количество наград.

В начале 1915 года развернулись тяжелые бои в районе польского города Ломжа. О них вспоминал позднее генерал П. Н. Краснов, в Гражданскую войну ставший донским атаманом: «Шли страшные бои под Ломжей. Гвардейская пехота сгорала в них, как сгорает солома, охапками бросаемая в костер». В тех боях суждено было сгореть без остатка и роте Тухачевского. 19 февраля 1915 года Семеновский полк занимал позиции в лесу перед селением Высокие Дужи, расположенном на дороге между городами Ломжа и Кольно. Днем немцы атаковали окопы семеновцев после мощной артподготовки, но захватить их не смогли. Тогда ночью они предприняли внезапную атаку, прорвались на стыке двух рот и окружили 7-ю роту. В рукопашном бою она была уничтожена почти полностью. Оставшиеся в живых солдаты и офицеры попали в плен. Выскочившего из блиндажа капитана Веселаго немцы подняли на штыки. Впоследствии на его теле насчитали более двадцати штыковых ран. Опознать обезображенный труп ротного удалось только по Георгиевскому кресту — сослужила-таки награда службу. Тухачевскому повезло больше. В момент атаки он спал в неглубоком окопчике. Проснувшись, пытался организовать сопротивление своей роты, отстреливался от нападавших из револьвера, но был быстро сбит с ног, оглушен и очутился в плену. Приказом по полку от 27 февраля 1915 года Тухачевский вместе с Веселаго были объявлены погибшими. Лишь несколько месяцев спустя семья получило через Красный Крест письмо из Германии от Михаила. Мать и сестры несказанно обрадовались его «воскрешению».