Во время Отечественной войны 1812 года генерал-майор Цвиленев командовал 2-й бригадой 1-й гренадерской дивизии, в Бородинском сражении был контужен. Далее он отличился в сражениях под Малоярославцем и при Красном. Во время Заграничных походов 1813 и 1814 годов сражался в Саксонии и Силезии, в сражении под Лютценом сменил во главе дивизии раненого командира П. П. Коновницына, в Кульмском бою сам был тяжело ранен. Во время кампании Ста дней вновь совершил поход во Францию и за отличие был произведён в генерал-лейтенанты.