Во время русско-японской войны 1904—1905 годов командовал 11-м пехотным Псковским полком, был контужен и за боевые отличия получил ордена св. Владимира 4-й степени с мечами и бантом, св. Владимира 3-й степени, золотое оружие и чин генерал-майора. В Ляолянском сражении полк под его командованием в составе сводного отряда генерала Н. А. Орлова Восточной группы генерала А. А. Бильдерлинга в условиях полнейшей неясности обстановки и многочисленных взаимоисключающих друг друга приказов вышестоящего командования выдержал трудное многочасовое сражение с превосходящими силами японцев и понёс значительные потери; а после боя его и его полк обвинили в бездействии и бегстве, а также выставили именно его виновников срыва планов русского командования. М. В. Грулёв отличился как командир полка (позже дивизии) в сражениях у реки Шахэ.