Im Französisch-Russischen Krieg 1812 kehrte Tolstoi in die Armee zurück. Er nahm an der Schlacht bei Kobrin teil und an den anschließenden Feldzügen des Sechsten Koalitionskriegs. 1817 wurde er Oberadjutant des Generals Arseni Sakrewski und 1821 Oberadjutant des Generalstabs. 1823 ließ sich Tolstoi aus Gesundheitsgründen in den Ruhestand versetzen und ging ins Ausland.