Der Verband und sein Befehlshaber zeichneten sich im Fünften Koalitionskrieg zuerst in der Schlacht bei Abensberg aus. Nach der folgenden Schlacht bei Landshut trugen Vandamme mit den von ihm befehligten Württembergern und Teile des von Lefebvre geführten VII. (bayrischen) Armeekorps am 22. April 1809 wesentlich zum Sieg des bis dahin allein gegen die Hauptmacht der Österreicher kämpfenden III. Armeekorps unter Marschall Davout in der Schlacht bei Eggmühl bei. In der Folgezeit verfolgte Vandamme mit dem württembergischen Korps die sich zurückziehenden Österreicher südlich der Donau bis nach Linz (4. Mai) und bildete dort eigenständig auch auf der anderen Donauseite einen Brückenkopf, den er Mitte Mai gegen Angriffe der Österreicher unter Kolowrat erfolgreich verteidigte und ließ die von den Österreichern beschädigte Donaubrücke reparieren. Später sicherten seine Truppen die französischen Versorgungswege und das besetzte Wien. Der am 1. Juni 1809 zum Befehlshaber eine Armeekorps aufgestiegene Vandamme nahm im Stab Napoleons an der Schlacht bei Wagram teil, wo er an der Schulter verwundet wurde. Im August besetzte er mit seinen Truppen die Steiermark und kommandierte dann bis November die französische Besatzungsgarnison in Wien.