Podczas Nocy Listopadowej Kamil Mochnacki był członkiem grupy dowodzonej przez Piotra Wysockiego (walki w Parku Łazienkowskim i okolicy; słynny pochód podchorążych z Łazienek pod Arsenał; walki w okolicach pałacu Mostowskich). W czasie powstania wstąpił w szeregi Towarzystwa Patriotycznego; był formalnie członkiem redakcji "Nowej Polski", ale nie brał w niej aktywnego udziału. Kampanię wojenną 1831 roku odbył całą, początkowo w stopniu podporucznika w 1. pułku strzelców piechoty liniowej gen. Szembeka i w tym stopniu odznaczony został 9 czerwca 1831 r. Krzyżem Złotym Virtuti Militari (nr 1701), a następnie w randze porucznika (13 VI) i kapitana (22 IX). Walczył m.in. pod Okuniewem, Wawrem (19 II), Grochowem, Liwem i Ostrołęką. W bitwach tych został kilkakrotnie ranny. Przebrany za chłopa dotarł w misji wywiadowczej do obozu Iwana Dybicza. 10 sierpnia 1831 został przeniesiony do 10 pułku piechoty liniowej.