Im Krieg bewährte sich Tottleben als fähiger Kommandeur der leichten Reiterei, Kosaken und Husaren. Bereits 1758 wurde er nicht als Brigadier, wie sonst üblich, sondern gleich als General-Major in die russischen Dienste übernommen. Zweimal wurde Graf Tottleben in diesem Krieg verwundet, zunächst in der Schlacht von Zorndorf. Er wurde mit zwei Orden (St. Anna und Alexander Newski) ausgezeichnet und zu einem dritten Orden vorgeschlagen. In den Scharmützeln des „Kleinkrieges“ erwarb er sich den Ruf als "„der tollkühne Sachse im russischen Dienst“".