1937년 5월 20일 투하체프스키는 군부위원직에서 해임되어 볼가군구로 보내졌고 25일 도착해 다음날 체포됐다. 6월 11일 비밀재판이 열렸고, 투카체프스키와 다른 고위 장군 7명이 '간첩과 반역' 혐의로 기소되어 처형됐다.