Sim. execute o tmux como
tmux -2
(força 256 cores)
No seu tmux.config coloque
set -g default-terminal "screen-256color"
Em seu vimrc put
set t_Co=256
set term=screen-256color
E no seu shell que o tmux está rodando você terá que colocar
export TERM="screen-256color"
Minha experiência tem sido que isso só funciona quando você diz para cada um deles calar a boca e fingir que eles têm 256 cores. Caso contrário, um deles achará que sabe mais e voltará a 16 ou 8.
Mas se você forçar, certifique-se de que faça tenha 256 cores disponíveis no terminal. Caso contrário, você acabará com algumas coisas estranhas.
Demorou muito para resolver tudo isso.
Ficou mais fácil quando comecei a criar as três da fonte.
Eles estão crivados com bugs nas versões mais antigas.
(aparentemente outros tiveram sucesso com o "xterm-256color", mas isso não funcionou para mim. Você só vai ter que tentar.)