Во время русско-турецкой войны 1877—1878 гг. Розенбах со своей бригадой переправился через Дунай у Зимницы и находился в отряде румынского князя Карла при осаде Плевны; за переправу через Дунай 11 апреля был награждён золотой шпагой с надписью «За храбрость» (дана 12 октября того же года). Затем Розенбах командовал левой колонной передового отряда генерал-адъютанта И. В. Гурко и участвовал в штурме Горного Дубняка. Эта колонна, в которую входили Павловский и Финляндский лейб-гвардии полки и некоторые другие части, взяла приступом главный редут; во время штурма Розенбах был тяжело ранен пулей навылет в живот и контужен в спину. В полевом госпитале его посетил император Александр II. Л. М. Чичагов вспоминал об этом: « Генерал Розенбах лежал по правую руку от входа в палатку, на низкой складной походной кровати и когда вошёл Государь, то он дремал. Тихо приблизившись к нему, Его Величество опустился на колени и, нагнувшись обхватил его постель руками. Генерал Розенбах в это время отворил глаза. „Я тебе говорил, — произнёс ласково Император, — Я тебя просил поберечь себя…“». 26 августа 1877 г. Розенбах был удостоен ордена св. Георгия 4-й степени