Sepoy-kapinan alkaessa Chamberlain nimitettiin liikkuvan kolonnan päälliköksi tehtävänään kukistaa Panjabissa syttyvät mahdolliset kapinat. Hän kuitenkin luovutti tehtävän pian John Nicholsonille ja liittyi Bengalin armeijan kenraaliadjutanttina Delhin piiritykseen. Chamberlain yritti rohkaista alaisiaan loikkaamalla hevosella yli seinästä, jonka takana kapinallisia piileksi, jolloin vihollisen laukaus osui häneen. Hän toimi vakavasta vammastaan huolimatta syyskuussa jonkin aikaa kenraali Archdale Wilsonin sijaisena piiritysjoukkojen komentajana. Hänestä tuli ansioidensa johdosta Bathin ritarikunnan jäsen ja kuningatar Viktorian "aide-de-camp".