В 1794 году Казимир Нестор Сапега вернулся на родину и принял участие в организации польского восстания под руководством Тадеуша Костюшко. В начале восстания руководил мобилизацией во Львове, Люблине и Бресте, но при этом отказался возглавить повстанческое движение на территории Великого княжества Литовского. В чине артиллерийского капитана участвовал в военных действиях против русских войск. 11 августа 1794 года проявил мужество во время обороны Вильно, когда артиллерийская батарея по его командованием обороняла Зелёный мост и вынудила противника отступить. После поражения восстания эмигрировал в Австрию. В 1795—1798 годах Казимир Нестор Сапега проживал в Вене, где 25 мая и скончался.