Участва в Руско-турската война (1877 – 1878). През август 1877 г. 3-та стрелкова бригада е насочена в помощ на отбраната на връх Шипка. Поради усложнената обстановка при Ловеч е отклонена и включена в Сборния отряд с командир генерал-майор Александър Имеретински със задача да овладее града. Съгласно изготвения от генерал-майор Михаил Скобелев план, генерал-майор Владимир Доброволски поема командването на дясната колона на Сборния отряд. На 22 август се води битката за Ловеч. Колоната попада в най-тежкия участък на боя. Три от неговите пехотни батальони успяват с цената на много жертви да овладеят първия опорен пункт на турската отбрана при местността „Синан тепе“, а батальоните на генерал-майор Михаил Скобелев при местността „Рижата височина“. Войните на генерал-майор Владимир Доброволски, водени от капитан Грейнфенфелс, капитан Шершенович и поручик Василенко, преминават р. Осъм и осигуряват позиция за атакуване на главния опорен пункт на турската отбрана при местността „Червен бряг“. След 12 часа бой Ловеч е превзет. Загубите на бригадата са 121 убити и 442 ранени.