В январе апреле 1921 Уборевич помощник командующими войсками Украины и Крыма. После начала антоновщины крестьянского восстания в Тамбовской губернии был назначен заместителем М.Н.Тухачевского и вместе с ним потопил восстание в крови. Летом 1921 был направлен в Белоруссию для борьбы с повстанцами Н.И.Махно и С.Н.Булак-Булаховича, с успехом применил накопленный на Тамбовщине опыт. В августе 1921 августе 1922 командующий 5-й армией и войсками Восточно-Сибирского военного округа. В августе ноябре 1922 военный министр и главнокомандующий Народно-революционной армии Дальневосточной республики, член Дальбюро ЦК РКП(б). Под его руководством была разработана и проведена Приморская операция 1922 года. Руководил штурмом Спасска и очищением Дальнего Востока от остатков белых армий. С 1924 заместитель командующего и начальник штаба Уральского военного округа. С 1925 командующий войсками Северо-Кавказского, с 1928 Московского военных округов.
С 1926 Уборевич член, в 19301931 заместитель председателя Реввоенсовета СССР. В 19301937 кандидат в члены ЦК ВКП(б). В 19301931 начальник вооружений РККА. С июня 1931 командующий войсками Белорусского военного округа. Одновременно с 1934 член Военного совета Наркомата обороны СССР. 20 мая 1937 Уборевич был назначен командующим войсками Среднеазиатского военного округа.
29 мая 1937 был арестован по обвинению в участии в так называемом военно-фашистском заговоре в РККА. В состав «центра заговора» помимо Уборевича вошли его «глава» М.Н.Тухачевский, командарм первого ранга И.Э.Якир, комкоры А.И.Корк, Р.П.Эйдеман, Б.М.Фельдман, В.М.Примаков и В.К.Путна, а также покончивший жизнь самоубийством 30 мая 1937 начальник политуправления РККА армейский комиссар первого ранга Я.Б.Гамарник.
С 1 по 4 июня 1937 состоялось расширенное заседание военного совета при наркомате обороны с участием членов политбюро ЦК ВКП(б). Перед началом заседания Военного совета все его участники были ознакомлены под расписку с полученными при помощи физического воздействия «признательными показаниями» Тухачевского, Уборевича и других. Эти же сфальсифицированные показания широко цитировались К.Е.Ворошиловым в докладе, который он начал с утверждения, что «органами Наркомвнудела раскрыта в армии долго существовавшая и безнаказанно орудовавшая, строго законспирированная, контрреволюционная фашистская организация, возглавлявшаяся людьми, которые стояли во главе армии». На заседании Военного совета выступил Сталин. Сославшись на показания арестованных, он сделал вывод о том, что в стране был «военно-политический заговор против советской власти, стимулировавшийся и финансировавшийся германскими фашистами».
Следствие велось поспешно и было закончено уже 9 июня 1937, когда Генеральный прокурор СССР А.Я.Вышинский формально допросил обвиняемых. В тот же день, после приема у Сталина он подписал обвинительное заключение. 11 июня перед началом судебного процесса на приеме у Сталина были нарком внутренних дел СССР Н.И.Ежов и председатель военной коллегии Верховного суда СССР суда В.В.Ульрих.
Накануне суда следователям было поручено любыми способами убедить подследственных, чтобы они подтвердили на суде показания, данные ими на следствии, и заверить, что это облегчит их участь. Указания эти были выполнены. Следователи, фабриковавшие обвинение, сопровождали своих обвиняемых на суд, находились с ними в комнатах ожидания и в зале судебного заседания.
11 июня 1937 Специальное судебное присутствие Верховного суда СССР в составе В.В.Ульриха, маршалов Советского Союза В.К.Блюхера и С.М.Буденного, командармов Я.И.Алксниса, Б.М.Шапошникова, И.П.Белова, П.Е.Дыбенко и Н.Д.Каширина рассмотрело дело о «военно-фашистском заговоре» и приговорило его участников к расстрелу. Приговор был приведен в исполнение на следующий день.
Судебный процесс по делу Тухачевского, Уборевича и других был использован сталинским руководством для дальнейшего усиления репрессий в армии и на флоте.
В 1957 Уборевич был реабилитирован.
Дело о так называемой «антисоветской троцкистской военной организации» в Красной Армии. Известия ЦК КПСС, 1989, № 4