На полях сражений Русско-японской войны ставший уже подполковником Маннергейм показал себя храбрым и грамотным офицером. В начале 1905 г. он проводил разведывательные операции в окрестностях Мукдена, которые дали высшему командованию ценную информацию о планах японцев, а их исполнителю – чин полковника.

Не случайно в 1906 г. Маннергейм был отправлен Генштабом в «инспекционную», а на деле чисто разведывательную двухлетнюю поездку в Китай. Маннергейм, как подданный Великого княжества Финляндского, как никто, подходил для такой цели. К тому же формально он был зачислен в экспедицию французского синолога профессора Сорбонны П. Пэллио и для маскировки должен был заниматься этнографическими и другими научными исследованиями.

Полковник Маннергейм, по инструкции Генштаба, должен был уточнить, насколько можно рассчитывать на поддержку местного населения в случае вторжения русских войск во Внутреннюю Монголию. Он предпринял поездку к границам Индии, исследовал положение в соседних с Внутренней Монголией китайских провинциях Синьцзян и Шаньси, нанес визит жившему и изгнании на южной границе пустыни Гоби тибетскому далай-ламе, в котором царское правительство видело своего союзника в возможном будущем столкновении с Китаем. Маннергейм усердно вел дневник, записывая собираемые им этнографические, лингвистические и исторические сведения. По возвращении полковник написал секретный доклад для Генерального штаба и опубликовал этнографическую статью в научном журнале, долго редактировал свой дневник и письма. Они были опубликованы только в 1940 г. и переведены на многие языки.

Маннергейм считал эти два года самыми интересными в своей жизни, любил рассказывать о приключениях в Китае. В его «Воспоминаниях» глава «Верхом через Азию» – одна из самых длинных и живо написанных.

Его приключения заинтересовали также Николая II. При докладе он так очаровал императора, что тот, никого не умевший слушать больше десяти минут, внимал Маннергейму почти полтора часа.

Во время этой аудиенции Маннергейм попросил царя дать под его команду полк. В 1909 г. он уехал в Польшу командовать полком. А в 1912 г. его назначали командиром элитного лейб-гвардии Его Величества уланского полка, размещенного в Варшаве. Благодаря новому назначению Маннергейм получил очередное звание генерал-майора и свободный доступ к царю, так как эта должность делала его придворным. А непосредственно перед Первой мировой войной последовало новое повышение: генерал-майор Маннергейм был назначен командиром особой лейб-гвардии Его Величества Варшавской кавалерийской бригады.

Уже 15–17 августа 1914 г. бригада Маннергейма вела кровопролитные бои в окрестностях Ополе с главными силами наступавших австро-венгерских войск. Маннергейм применял тактику активной обороны, которая в дальнейшем была для него характерна и приносила успех: послал третью часть своих войск в тыл противника и тем самым заставил его остановить наступление и перейти к обороне. Это была одна из немногих успешных операций русской армии в начале войны. Маннергейм получил боевую награду – орден Святого Георгия на эфес шашки (кстати, из почти полутора сотен своих наград он особенно выделял именно георгиевскую ленту).

Его перебрасывают в Румынию, где вначале успех сопутствует ему, и он получает чин генерал-лейтенанта. Однако летнее наступление 1917 г., в котором участвовал и его корпус, было неудачным.

Одной из причин поражения была продолжавшаяся деморализация русской армии из-за усиления власти солдатских советов, в которых все большую роль играли большевики. Когда комиссар армии, вопреки договоренности, отказался санкционировать строгое наказание солдат, арестовавших офицера за промонархическое высказывание, Маннергейм понял, что продолжать командовать корпусом бессмысленно. В это время он как раз получил легкую травму ноги. Пользуясь случаем, он поехал лечиться в Одессу.