共和國革命軍事委員會主席托洛茨基在回憶這一段時期的情景時說：“辛比爾斯克失陷以後，中央決定派我前往伏爾加河前線，那裏麵臨著巨大的危險。我得先弄到一輛專列。這在當時並不是一件容易的事。我們什麼東西都沒有，或者確切地說，誰也不知道該到哪裏去找所需要的東西。一項非常簡單的任務成了一件非常複雜的事情。……我在8月7日離開莫斯科的時候還不知道，喀山已在前一天被敵人占領。我是在途中聽到這一令人不安的消息的。那些匆忙地組建起來的紅軍部隊未經一戰就撤離火線，放棄了喀山防線。一部分軍官當了叛徒，另一部分措手不及成了俘虜，還有一些則在槍林彈雨中拚死逃命。誰都不知道總司令或別的指揮官到哪裏去了。我的火車就停在離喀山最近的斯維亞日斯克這個不小的車站上。在整整的一個月裏，革命的命運再次處於生死存亡的關頭……”
正是在這種艱難的條件下，東線總指揮下達了進攻辛比爾斯克、喀山、薩馬拉、葉卡捷琳堡的命令。
圖哈切夫斯基組建的第一集團軍，最開始也隻是些臨時拚湊起來的小型的遊擊隊的集合。他在回憶錄中曾談到最初組建時的情況：“指揮設備一無所有，集團軍的戰鬥編製誰也不知道……部隊幾乎無一例外地全部住在列車上，他們打的是所謂的‘列車戰爭’。”
但是盡管組建軍隊的基礎不太好，這種情況在圖哈切夫斯基的努力下被扭轉了。在圖哈切夫斯基及其戰友——古比雪夫（政委）、加伊等人的共同合作努力下，第一集團軍已日益走上正規化道路。
加伊，是圖哈切夫斯基的戰友和屬下。他全名是加伊·德米特裏耶維奇·布日什基揚。他血氣方剛、熱情奔放、無所畏懼、智力過人、沉著穩重，他成為紅軍一個不可多得的指揮員。1918年7月，當自衛軍攻占了辛比爾斯克以後，一些紅軍撤退到該市以東的先吉列伊地區，在那裏，加伊·德米特裏耶維奇·布日什基揚把他們統一起來，整頓軍紀，維修武器，運進彈藥。加伊把部隊組成了辛比爾斯克師，加伊任第一任師長，後來還由於加伊的突出表現，被稱為鐵師師長，後來又任第三集團軍軍長。
當圖哈切夫斯基接到進攻辛比爾斯克的命令時，第一集團軍的兵力還嚴重不足。這次戰役是圖哈切夫斯基組建第一集團軍後進行的第一次大戰役，也是圖哈切夫斯基自己軍事思想的第一次實施。按當時敵方軍隊的情形，第一集團軍必須部署在從沃利斯到辛比爾斯克一線近600俄裏的戰線上，然而兵力又嚴重匱乏，和敵人死打硬拚，顯然是不能取得成功的。圖哈切夫斯基想“以機動保證勝利”。但是機動必須要訓練有素的部隊和高水平的指揮人員，要使機動取得成功，必須是“運動迅速，選擇方向正確，進抵預定地區及時”，必須精確地了解自己的情況，同時必須清楚對方的實力，才能不被敵軍打敗，取得滿意的效果。
當時圖哈切夫斯基的構想是：因薩師和奔薩師必須把敵人吸引到瑟茲蘭方向上來，讓敵人把主力調向薩馬拉防線，使辛比爾斯克的敵人兵力進行迂回和合圍。合圍的任務由加伊的辛比爾斯克師承擔。因為辛比爾斯克師在加伊的帶領下，已經過磨煉和考驗，它軍紀嚴明，作戰勇敢，能較好地完成任務。圖哈切夫斯基、政委、集團軍革命軍事委員會委員加爾寧、東線革命軍事委員會委員科博澤夫，為了使進攻取得勝利，從在加伊師的那天起，他們就經常在一起察看地圖，研究地形，並且乘車、騎馬，有時還徒步偵察辛比爾斯克的接近地。有好幾次，圖哈切夫斯基險些被敵人發現，辛比爾斯克城的白衛軍用探照燈來回掃射，圖哈切夫斯基趴在地上一動不動，足足熬了30多分鍾，蚊子在他臉上、手上、腳上到處遊移，圖哈切夫斯基咬緊牙關，硬是挺了過去。在進攻之前，司令員和加伊師長選擇了炮兵陣地。一切準備工作都做好了後，戰士們異常興奮，我們一定要打勝利仗，解放辛比爾斯克。第一集團軍於9月12日發動了對辛比爾斯克的進攻。辛比爾斯克守軍也奮起還擊，但紅軍機動靈活，巧妙地同敵軍迂回，搞得敵軍暈頭轉向。當天紅軍解放了辛比爾斯克城。辛比爾斯克的人民敲鑼打鼓，慶祝蘇維埃紅軍的勝利。他們給紅軍送來雞蛋、熱乎乎的綠豆湯，還給紅軍送來衣服、鞋子。人們的臉上洋溢著笑容。這次戰役是第一集團軍建立以來取得的第一次大勝利，繳獲了大量戰利品，大大鼓舞了戰士們的士氣，還從省城監獄解放了1500名犯人——紅軍戰士和蘇維埃的支持者。其實解放這些犯人，紅軍還是費了一番周折的。當紅軍進攻監獄的時候，守衛監獄的衛軍負隅頑抗，拚死不肯繳械投降，向紅軍發動猛攻，紅軍傷亡了幾十人。最後終因雙方力量對比懸殊，打開了監獄的大門。
辛比爾斯克被攻克使自衛軍和捷克軍團氣焰大減，但是他們並不甘心失敗。他們加強了辛比爾斯克在伏爾加河一側的陣地，企圖重新奪取城市。伏爾加河上有一座鐵橋，在經受了戰鬥的洗禮之後仍然完好無損。敵人開始用猛烈的炮火射擊，企圖過橋，但是被英勇的紅軍打退。他們又找來木筏，企圖遊到河的對岸，但是沒等他們遊到河中心，紅軍密集的子彈使得他們不敢再前進了。在保衛城市的鬥爭中，蘇維埃紅軍表現得非常勇敢，尤其是國際團表現更為英勇。這個團是由第一次世界大戰中的俘虜組成的，他們來自各個民族，為著共同的革命事業走到了一起，一個個陌生的麵孔，彼此互不相識，然而在戰鬥中，他們配合默契、敢打敢殺，為國際團贏得了榮譽。
辛比爾斯克戰役的勝利，不僅證明了圖哈切夫斯基作為高級指揮員的卓越才幹、他的軍事理論在現代戰爭中的適應性、他個人在第一集團軍中所樹立的崇高的威望，同時也說明了剛剛組建起來的紅軍部隊是能夠進行大規模的、高速度的、難度較大的現代化戰爭的。
在辛比爾斯克戰役中，第一集團軍所有戰士表現都非常英勇。圖哈切夫斯基也表現了個人非凡的勇敢和沉著的氣質。全軍戰士以圖哈切夫斯基為楷模，使得這次戰役取得了勝利。有一次，白軍追殺紅軍到一個小車站，車站上的人驚慌失措，不知該怎麼辦。但是當發現圖哈切夫斯基在白軍進攻的槍炮聲中正在配水站鎮靜自若地洗臉時，大家的慌亂情緒很快平息了下來，他們還為自己的膽怯逃跑感到不好意思，他們自動地分成幾個小組，開始組織反擊。其實圖哈切夫斯基又何嚐不害怕呢？他倒不是為自己的生命擔憂，他是擔憂戰士們的安全，擔憂著辛比爾斯克城，不完成任務，怎樣向黨組織交待呢？但是大敵當前，決不能表現出驚慌的樣子，要穩住戰士們的心。圖哈切夫斯基在關鍵時刻表現了非凡的氣度。
第一集團軍於9月12日收複了辛比爾斯克城。在這之前的9月9日，第二集團軍解放了喀山。敵人遭受了嚴重的損失。莫斯科外圍的第一道防線鞏固了。
1918年9月12日，東線總指揮發出命令，進攻塞茲蘭——薩馬拉。第一集團軍在這次戰役中承擔了最重要的任務。為加強第一集團軍的力量，把第四集團軍的伏爾加師和受該師指揮的伏爾加河艦隊轉歸第一集團軍指揮，協助第一集團軍作戰，它的任務是打擊沿伏爾加河左岸到薩馬拉的兩個旅的敵人。參加這次戰役的紅軍有16000人，61門炮、263架機槍、7輛裝甲車、7艘軍艦。從這些裝備上可以看出紅軍對這次進攻的重視。這次戰役，紅軍的兵力、武器裝備都明顯優於敵軍。但是，紅軍不敢妄動，不能掉以輕心。這次戰役按圖哈切夫斯基的意圖，主力是加伊領導的辛比爾斯克師，它將插入敵人的後方，占領伏爾加河上的亞曆山大橋，使大橋與薩馬拉郊區的白軍分開，而因薩師和奔薩師及伏爾加師從西和南兩個方向同時進攻塞茲蘭。先吃掉塞茲蘭，再回師薩馬拉。他還建議把自己的指揮所移到塞茲蘭，遭到了反對。把指揮所移到塞茲蘭，這無異於坐在敵軍的炮筒上，然而圖哈切夫斯基堅持自己的觀點，他認為那樣做可以掌握全軍、統帥全局。