В 1869 году Полторацкий снова поступил в военную службу и был назначен состоять в распоряжении Туркестанского генерал-губернатора К. П. фон Кауфмана. За время службы в Туркестане Полторацкий принимал участие во взятии Шахрисябза и в Хивинском походе 1873 года и получил за боевые отличия чины подполковника (1870) и полковника (1873), а также ордена св. Анны 2-й степени и св. Станислава 2-й степени с мечами.