Желая принять участие в войне с Турцией, Петрушевский отчислился от этой должности в распоряжение главнокомандующего Дунайской армией великого князя Николая Николаевича (старшего) и 28 января 1877 года был назначен командиром 2-й бригады 14-й пехотной дивизии, участвуя с ней в переправе через Дунай у Зимницы. 13 августа получил чин генерал-лейтенанта. После ранения генерала М. И. Драгомирова Петрушевский 8 октября был назначен начальником 14-й пехотной дивизии, с которой доблестно оборонял Шипку. При атаке Шипкинской позиции и пленении армии Весселя-паши корпусом генерала Радецкого, 28 декабря 1877 года, Петрушевский начальствовал войсками, атаковавшими турок с фронта. За боевые отличия в эту войну Михаил Фомич был награждён орденами св. Георгия 4-й и 3-й степеней (оба в 1877 году), орденом св. Анны 1-й степени с мечами и золотым оружием с надписью «За храбрость» и бриллиантовыми украшениями (в 1878 году). В 1879 году награждён орденом св. Владимира 2-й степени с мечами и зачислен в 55-й пехотный Подольский полк.