Am 23. Juni 1656 schloss er das Marienburger Bündnis in Marienburg zwischen Brandenburg und Schweden, in dem sich der brandenburgische Kurfürst Friedrich Wilhelm zum Beistand im Krieg gegen Polen verpflichtete und dafür das Bistum Ermland und vier polnische Woiwodschaften von Schweden zu Lehen erhielt. In der dreitägigen Schlacht bei Warschau im Zweiten Nordischen Krieg, vom 28. bis 30. Juli 1656, befehligte Georg Friedrich die brandenburgische und schwedische Kavallerie; sein jüngerer Bruder Wolrad befehligte als Generalmajor drei Brigaden Infanterie im Zentrum der schwedisch-brandenburgischen Schlachtordnung. 1658 quittierte Georg Friedrich den Dienst beim Großen Kurfürsten, nachdem dieser 1657 mit Polen den Vertrag von Wehlau geschlossen und darin zugesichert hatte, von der schwedischen auf die neu koalierte polnisch-dänische Seite zu wechseln.