V roce 1805 byl velitelem předvoje ruské Podolské armády, vedené Kutuzovem. Tato armáda měla za úkol posílit rakouskou armádu v Bavorsku, která se pod velením arcivévody Ferdinanda a jeho generálního ubytovatele podmaršálka Macka soustřeďovala v oblasti města Ulm a defenzivně manévrovala před Napoleonovou Velkou armádou, která sem spěchala z pobřeží kanálu La Manche s cílem obsadit Vídeň. Napoleon chtěl své protivníky porazit odděleně, 20. října se mu vzdali Rakušané u Ulmu, dalším protivníkem měla být Podolská armáda, která dorazila jen do města Braunau v Rakousku. Ulmská kapitulace donutila Kutuzova změnit plány, nemohl se měřit s početně silnějšími Francouzi, bylo nutno ustoupit. Z Bagrationova předvoje se stal zadní voj, který tento ústupový manévr po břehu Dunaje zajišťoval. U Schöngrabernu (Francouzi říkají u Hollabrunnu), pozdržel dotírající francouzské jednotky a získal tak čas nutný k dalšímu ústupu. Bagrationův sbor odrážel po celý 16. listopad francouzské útoky (francouzského jezdectva maršála Murata a 5. armádního sboru Lannesova). Následně se pak musel před velkou převahou francouzských vojsk stáhnout, nicméně úkol splnil.