6 марта 1894 года Плешков назначен начальником штаба 1-й Донской казачьей дивизии, 3 марта 1898 года — командиром 29-го драгунского Одесского полка, 25 января 1902 года — командиром 2-й бригады 2-й кавалерийской дивизии, 15 июня 1907 года — командиром 7-й кавалерийской дивизи. 11 мая 1912 года стал начальником 1-го Сибирского армейского корпуса, с которым прошёл почти всю Первую мировую войну, в которой Плешков отличился как хороший командир. В начале войны его 1-я Сибирская дивизия, брошенная в бой без артиллерии, спасла русские войска у Пясечны. За бои под Ригой в 1914 году награждён Георгиевским оружием. Затем воевал под Лодзью и Праснышем. Основу его корпуса составляли 1-я и 2-я Сибирские стрелковые дивизии. Во время сражения на Нареве в июле 1915 года 2-я и 11-я Сибирские стрелковые дивизии выдержали натиск превосходящей 12-й германской армии. В 1916 году в марте возглавляет северную группу 2-й армии во время Нарочской наступательной операции, которая заканчивается провалом, позже сражался в районе Припяти. В середине 1917 года Плешков был отстранён солдатами от должности командира корпуса и 3 июля зачислен якобы по болезни в резерв чинов при штабе Минского военного округа.