Спустя год Энгельгардт покинул пансион и был зачислен сержантом в Преображенский полк. Вскоре был определён в Шкловское благородное училище. Приехав в Петербург в июле 1783 года, Энгельгардт вступил на службу в полк, а в декабре того же года был назначен адъютантом к светлейшему князю Потемкину. После непродолжительного отпуска по семейным обстоятельствам в 1785 году был произведён в секунд-майоры иррегулярных войск. В 1786 году поступил прапорщиком сверх комплекта под начало своего зятя С. К. Вязмитинова, бригадира в Вологодском пехотном полку. Энгельгардт получил назначение в Сибирский гренадерский полк под командованием П. М. Дашкова и принял участие в начавшейся вскоре русско-турецкой войне. В марте 1787 года переведён премьер-майором в Днепровский полк под командованием полковника Г. М. Рахманова. Позднее служил во вновь сформированном из Санктпетербургского полка Свято-Николаевском полку в корпусе генерала Меллера. Отличился в сражении под Мачином, когда вызвался вести солдат на штурм горы, занятой турками. В своих записках Энгельгардт вспоминал: «Все знакомые мои меня поздравляли, что мне удалось в виду всей армии показать готовность к службе, и уверены были, что так как я первый, так сказать, способствовал к одержанию победы, то и буду отлично награждён». Однако, Льву Николаевичу был пожалован лишь одобрительный лист за подписью Н. В. Репнина После объявления мира Энгельгардт получил отпуск.