בסופה של המלחמה הצטייר לי כיורשו המיועד של וינפילד סקוט בתור הפנים של הצבא האמריקאי. כשהגיע חזרה לוושינגטון ב-29 ביוני 1848, חידש לי את תפקידו במטה חיל ההנדסה ובוועד ההגנה על החוף האטלנטי, כאשר תפקידיו הובילו אותו מבוסטון לפלורידה ולמוביל. באפריל 1849 הוא לקח על עצמו את הניהול של בניית מצודה צבאית לחופי האוקיינוס האטלנטי כדי להגן על נמל בולטימור (המצודה נקראה פורט קרול באוקטובר 1850). המינוי הבא שלו הוכיח פעם נוספת כי הצבא ראה בלי קצין מעל הממוצע ביכולותיו; ב-27 במאי 1852 הוא מונה למפקח על ווסט פוינט. הוא מילא תפקיד זה מ-1 בספטמבר 1852 עד 31 במרץ 1855, וחיזק את משמעת הצוערים, שלדעתו הייתה רופפת באופן מטריד, אך לא הותיר חותם קבוע באקדמיה. במהלך שלוש שנות פיקודו פעל לשיפור המבנים, הקורסים, ובילה זמן רב עם הצוערים. בנו הבכור, ג'ורג' וושינגטון קוסטיס לי למד בווסט פוינט בתקופה זו. קוסטיס לי סיים ב-1854, ראשון בכיתתו.
עד לאותה העת, לי היה בקשר מועט ישיר עם הצבא בגבול המערבי. בזמן שהיה מפקח בווסט פוינט, מזכיר המלחמה ג'פרסון דייוויס ביקש להגדיל את הכוח הצבאי שסקר את השטחים הנרחבים שנרכשו ממקסיקו בהסכם גואדלופה אידלגו ורכישת גדסדן. השטח הנרחב היה דליל באוכלוסין וגודלו העצום הקשה על אכיפת הסמכות השלטונית של ארצות הברית. בתגובה אישר הקונגרס להקים שני רגימנטים חדשים של פרשים שילוו את שני הרגימנטים הקיימים ואת רגימנט הרובאים הקיים. דייוויס העביר החלטות רבות שנגעו לרגימנט הפרשים השני שהוקם; באותו יום שבו הוא נוצר, מונה אלברט סידני ג'ונסטון, ידידו הקרוב של דייוויס מימי ווסט פוינט, להיות מפקדו הראשי, ואילו לי הפך לסגנו של ג'ונסטון בפיקוד על הרגימנט. לי שירת עם ג'ונסטון בסנט לואיס, בטריטוריה של קנזס, ובכמה עמדות בצפון טקסס לפני שהתייצב לפיקוד בסן אנטוניו להחליף את ג'ונסטון בפיקוד. הסיורים שביצע לי או פיקד עליהם במסגרת התפקיד כללו מרדף אחרי שבטים אינדיאנים "עוינים" אך מרדפים אלו היו מעטים ורוב הזמן היה המצב בשטח שקט. לי, עם זאת, למד ממקור ראשון כיצד להתנהל בפיקוד על חיילים בשטח במצב לוגיסטי קשה. מטרתם המרכזית של הרגימנטים החדשים הייתה לסייע בהגנת המתיישבים האמריקאים מפני התקפות האפאצ'י והקומאנצ'י.
אלה לא היו שנים מאושרות עבור לי, מכיוון שלא אהב להיות רחוק ממשפחתו לתקופות ארוכות, במיוחד עקב מצבה הבריאותי המתדרדר של אשתו. הוא בא לבקרה לעיתים קרובות ככל האפשר.
במקרה היה בוושינגטון במהלך הפשיטה של ג'ון בראון על הרפר'ס פרי, וירג'יניה (כיום מערב וירג'יניה) ב-1859 ונשלח לשם לעצור את בראון ולהשיב את הסדר. הוא עשה זאת וחזר לגדוד שלו בטקסס. כשטקסס פרשה מארצות הברית ב-1861, לי נקרא לוושינגטון הבירה להמתין לקבלת הוראות נוספות.
לי כבעל עבדים.
כחלק מהאריסטוקרטיה של מדינת וירג'יניה, חי לי בסביבה של עבדות במשך כל ימי חייו, אך מעולם לא החזיק יותר מחצי-תריסר עבדים תחת שמו. למעשה, לא היה ידוע על אף עבד בבעלותו, עד לגילויה של צוואתו (משנת 1846) ברשומות של מחוז רוקברידג', וירג'יניה. בצוואה מוזכרים שפחה בשם ננסי וילדיה, שהיו מיועדים להשתחרר עם מותו של לי.
חותנו של לי, ג'ורג וושינגטון פארק קוסטיס, שמת באוקטובר 1857, הוריש לו רכוש רב (דרך אשתו), והוא זכה בשליטה על 63 עבדים - גברים, נשים וילדים, כמוציא לפועל של צוואתו של קוסטיס. לפי הצוואה על המוציא לפועל לשחרר את העבדים ב"אופן שיראה למוציא לפועל כמהיר וראוי ביותר", בתוך לא יותר מחמש שנים מיום מותו.
לי החליט להרוויח כסף על ידי השכרת העבדים לעבודה במטעים במזרח וירג'יניה במהלך חמש השנים המותרות בצוואה. ההחלטה הביאה למרמור רב בקרב העבדים, שציפו להשתחרר מיד עם מותו של קוסטיס.
ב-1859, שלושה מהעבדים - וסלי נוריס, אחותו מארי ובן-דודם ברחו לצפון. מכתב מ-1859 לניו יורק טריביון וריאיון עם נוריס משנת 1866 מגלים כי העבדים נתפסו מספר קילומטרים מהגבול עם פנסילבניה והוחזרו ללי. לי הורה להלקותם, ולשפשף את גביהם הפצועים במי מלח. לאחר ההלקאה הכריח את העבדים לעבוד בריצ'מונד, וירג'יניה ולאחר מכן באלבמה, ממנה ברח נוריס לצפון בינואר 1863 ובכך זכה לחירותו. לי שחרר את שאר עבדיו של קוסטיס בחורף של 1862, בתום חמש השנים.
מלחמת האזרחים האמריקאית.
הצטרפות לקונפדרציה.
לי התנגד לפרישת מדינות הדרום, אותן כינה, במכתב משנת 1861, כ"מהפכה" ובגידה במאמצי המייסדים. אף על פי כן, לי לא העלה על דעתו את האפשרות שהממשלה הפדרלית תרים ידה על המדינות עצמן וטען כי מלחמה של ארצות הברית נגד עצמה תצלק את האומה לתמיד. לפי ראיית עולמו של לי, פרישת הדרום הייתה בגידה אך במקביל היה זה בלתי מתקבל על הדעת מבחינה מוסרית שהממשל הפדרלי ישמור על האיחוד תוך שפיכות דמים פנימית. עמדתו של לי התערערה עוד יותר כאשר וירג'יניה עצמה, ארץ מולדתו, התנדנדה בין שימור האיחוד לפרישה והצטרפות אל קונפדרציית המדינות של אמריקה. בהתחשב בערכיו המשפחתיים, האמין לי כי עליו לעמוד לצידה של וירג'יניה - מולדתו - ללא כל קשר לאיזה צד תבחר במלחמה.
בסופו של דבר, נאמנותו למדינת מולדתו, וירג'יניה, גרמה לו להצטרף לקונפדרציה. ב-18 באפריל 1861, ערב מלחמת האזרחים האמריקאית, הציע הנשיא אברהם לינקולן לרוברט לי את דרגת מייג'ור ג'נרל בצבא ארצות הברית. הפנייה נעשתה בעקיפין, דרך שר המלחמה סיימון קמרון ודרך מתווך, הפוליטיקאי הרפובליקני מטעם מרילנד, פרנסיס פ. בלייר, בבית בנו של בלייר, מונטגומרי, שהיה אחראי על שירות הדואר מטעם לינקולן, בוושינגטון. לי סירב והתפטר מצבא ארצות הברית. וינפילד סקוט עצמו הציע ללינקולן למנות את לי למפקד העליון של צבא האיחוד נגד המלחמה הבלתי-נמנעת הקרבת לנוכח פרישת הדרום. שבועות מספר לפני פרישתו של לי מצבא האיחוד צוטט באומרו:
תחילה, עם פרישתו מצבא האיחוד, פעל לי בניסיון לא לבחור צד ולהישאר לא מעורב במלחמה לפני שהשתכנע להנהיג את כוחות הקונפדרציה כדי לשמור על וירג'יניה. לי רשם על כך:
בפרוץ המלחמה מונה למפקד כוחות וירג'יניה ולאחר מכן לאחד מחמשת הגנרלים הראשונים של כוחות הקונפדרציה. לי סירב להציג את דרגות הגנרל, באומרו שמתוך כבוד לדרגת הקולונל שלו בצבא ארצות הברית יציג רק את שלושת הכוכבים המציינים קולונל בצבא הקונפדרציה, עד לניצחון במלחמה, שלאחריו יועלה לדרגת גנרל. לאחר פיקוד על כוחות הקונפדרציה במערב וירג'יניה, פיקד על הגנת חופי קרוליינה הדרומית, ונעשה ליועצו הצבאי של ג'פרסון דייוויס, נשיא הקונפדרציה, אותו הכיר כאמור מימיו בווסט פוינט. בתחילתה של המלחמה היו השערות בשני הצדדים כי תהיה זאת מלחמה קצרה שתימשך חודשים מספר בלבד. לי התנגד לאפשרות הזאת וטען כי:
מפקד ארמיית צפון וירג'יניה.
מערכות חצי האי וצפון וירג'יניה.
ב-1 ביוני 1862, נפצע הגנרל ג'וזף א' ג'ונסטון בקרב שבעת האורנים. לי קיבל את הפיקוד על ארמיית צפון וירג'יניה, הזדמנותו הראשונה להנהיג צבא בקרב. מיד עם מינויו היה על לי להתמודד כנגד כוחות הצפון בפיקוד הגנרל ג'ורג' מקללן שאיימו על ריצ'מונד, בירת הקונפדרציה. כוחות ארמיית הפוטומק תחת מקללן התקדמו לעבר ריצ'מונד דרך חצי האי וירג'יניה (על שם כך נקראה המערכה מערכת חצי האי) והתחלקו לשתי יחידות נפרדות שהתקדמו לעבר ריצ'מונד והתאחדו מחדש בשעריה. הלחימה נעצרה במשך מספר שבועות כאשר מקללן, בתקווה להטיל מצור על ריצ'מונד, ניסה לקרב את התותחים הגדולים שלו לעיר. לי, בינתיים, החל לתכנן מתקפת נגד, בהיותו משוכנע שכל מצור על בירת הקונפדרציה ימיט אסון על סיכוייה של הקונפדרציה כולה במלחמה. הוא הורה לחייליו של תומאס ג'ונתן "סטונוול" ג'קסון, לנוע מזרחה מעמק שננדואה - שם מנעו בהצלחה מכוחות האיחוד לתגבר את מקללן - ושלח פרשים תחת ג'יימס איוול בראון סטיוארט לרכיבה ארוכה סביב ארמיית הפוטומק למטרות איסוף מודיעין.
ב-25 ביוני מקללן החל לקדם את כוחותיו באוק גרוב מדרום לעיר צ'יקהאומי. עם זאת, למחרת היום לי תקף צפונית לעיר ליד העיירה מכניקסוויל. גנרל האיחוד ג'ון פורטר צלח בהתגוננות בפני התקפות הקונפדרציה, ואף על פי שאנשיו של ג'קסון הגיעו לאגף האיחוד, אלו הספיקו לארגן מערך הגנה יציב. ובכל זאת, מקללן ראה את נוכחותו של ג'קסון כהוכחה לכך שכל האגף הימני שלו נתון למתקפה אפשרית, והוא הורה על נסיגת כוחותיו של פורטר. לי וג'קסון אילצו לבסוף את פורטר לסגת לאחר מאבק פראי באזור מכניקסוויל ב-27 ביוני. באותו לילה נטש מקללן את קו האספקה ​​שלו והחל לסגת דרום-מזרח לג'יימסטאון. לי רדף אחרי כוחות האיחוד וב-29 ביוני יצא צבא הקונפדרציה במתקפה על העורף של ארמיית הפוטומק בתחנת סאבאג'. ב-30 ביוני הייתה ללי הזדמנות לנתק מחצית מצבא האיחוד מנתיב הנסיגה שלו לאחר סדרת התקפות של הקונפדרציה על העורף. מסיבות שונות, כולל כישלונו של ג'קסון להרחיק את תגבורת האיחוד מהשדה, התקפותיו של לי באותו יום לא הצליחו להשיג את מטרתו למרות פריצת דרך זמנית.