tmux をはじめてインストールして起動した時に、PC-98 時代を思い出すような 16 色の画面が広がって残念な気分になりました。私と同じような境遇になったときは、以下のポイントを確認して設定してみてください。

iTerm2 の設定

Report Terminal Type が xterm-256color になっていることを確認します。Report Terminal Type は、Preference の Profiles -> Terminal から確認できます。

xterm ではダメです。ただし、この場合は

tmux -2

とすると 256 色で表示されます。

.tmux.conf の設定

.tmux.conf に以下の設定を追加します。

set-option -g default-terminal screen-256color

.vimrc(.gvimrc) の設定

.vimrc、または .gvimrc に以下の設定を追加します。

set t_Co=256

参考

tmux の起動時セッションを自動化する tmuxinator いれた - 憧れ駆動開発