Vuonna 1849 Nordenstreng komennettiin palvelukseen Kaunasiin Liettuaan. Samana vuonna hän kunnostautui Unkarin vallankumouksen yhteydessä ja ylennettiin everstiksi. Vuonna 1850 hänet määrättiin Kaunasin linnoituspiirin päälliköksi, mutta siirrettiin jo seuraavana vuonna 4. jalkaväkiarmeijakunnan ylimajoitusmestariksi. Vuosina 1853–1855 Nordenstreng osallistui Krimin sotaan, haavoittuen 1854 Sevastopolin taistelussa. Vuonna 1855 hänet siirrettiin kenraalimajuriksi ylennettynä Azovin jalkaväkirykmentin komentajaksi, mutta haavoittumisen takia sairastuttuaan hän sai eron sotapalveluksesta 1857. Helsinkiin muuttanut Nordenstreng osallistui muun muassa Ruotsalaisen teatterin toimintaan ja lahjoitti huomattavan summan Suomen Keisarilliselle Aleksanterin Yliopistolle Nordenstreng-stipendirahaston perustamiseksi.