С началом войны с Польшей назначен воеводой в Ржев и получил приказание "збираться с ратными людьми" из всех соседних уездов, раздать им жалованье, и идти под Смоленск и "над польскими и литовскими людьми государевым делом промышляти, сколько милосердный Бог помочи подаст", при этом местничал с князем Черкасским, дело проиграл и отсидел в тюрьме в октябре 1633 года. Ратные люди собирались очень туго, время проходило, положение дел под Смоленском делалось всё хуже, и вскоре Одоевский получил новое приказание — идти в сход к боярину князю Димитрию Мамстрюковичу Черкасскому, отправленному на помощь под Смоленск к боярину Шеину. Под Смоленск попасть не удалось, так как Черкасский дальше Можайска не пошёл, война закончилась и войско было распущено. Одоевский отозван в Москву, где продолжал свою придворную службу. В 1635 году пожалован в большие стольники, с окладом 150 рублей, суммы очень большой по тому времени.