Im Feldzug von 1813 führte Oudinot das XII. Korps. Er passierte am 11. Mai bei Dresden die Elbe und kämpfte am 21. Mai in der Schlacht bei Bautzen gegen Blücher auf dem äußersten rechten Flügel. Nach der Schlacht blieb er vier Tage in der Gegend von Bautzen stehen. Dann ging er in die Mark Brandenburg, wo er am 26. und 27. Mai unbedeutende Gefechte mit den preußischen Truppen des Generals von Bülow hatte. Wichtiger war das am 4. Juni ausgetragene Gefecht bei Luckau, bei dem er eine Niederlage gegen Bülow einstecken musste. Nach dem Waffenstillstand von Pläswitz bezog Oudinot Kantonierungen bei Wittenberg. Bei der Wiedereröffnung der Feindseligkeiten erhielt er das Kommando über das IV., VII. und XII. Korps, die zusammen etwa 65.000 Mann stark waren. Mit dieser Militärmacht sollte er der alliierten Nordarmee die Spitze bieten und Berlin einnehmen. In der Schlacht bei Großbeeren unterlag er aber am 23. August erneut Bülow und musste das Kommando an Marschall Ney abgeben, mit dem er aber anschließend die Niederlage bei Dennewitz (6. September) erlitt. In der Völkerschlacht bei Leipzig (16. Oktober) kämpfte Oudinot mit der Jungen-Garde-Division an der Südfront bei Wachau gegen Fürst von Schwarzenberg und befehligte dann die Nachhut. Infolge seiner vielen Verwundungen erkrankte er gefährlich und wurde nach Bar-le-Duc gebracht.