Tente:
tmux -2
Da página do manual:
-2 Force tmux to assume the terminal supports 256 colours.
Você também pode ter um problema com sua entrada terminfo para screen-256color .
Experimente também:
alias tmux='TERM=xterm-256color tmux -2'
Recentemente instalei o tmux no meu Ubuntu 16.04.
A tela do terminal em tmux mostra 256 cores corretamente, no entanto, quando abri vim em tmux , a cor era diferente do que mostrava quando era executada diretamente no terminal.
Eu tentei adicionar
set -g default-terminal "screen-256color"
no meu arquivo .tmux.conf , mas o problema ainda existe.
tmux : 
viméexecutadodiretamentenoterminal:vim executado dentro de tmux :
A saída de
echo $TERM; tput colors; tput longname
xterm-256color 256 xterm
screen-256color 256 GUN Screen with 256 colors
Tente:
tmux -2
Da página do manual:
-2 Force tmux to assume the terminal supports 256 colours.
Você também pode ter um problema com sua entrada terminfo para screen-256color .
Experimente também:
alias tmux='TERM=xterm-256color tmux -2'