Ungern-Sternberg trat 1704 als Freiwilliger in die schwedische Armee ein und stand 1705 im Dienst der Admiralität. Er nahm dann vorerst seinen Abschied um erst auf französischer, dann 1707 auf niederländischer Seite im Spanischen Erbfolgekrieg zu kämpfen. Hier nahm er an der Schlacht bei Oudenaarde und der bei Malplaquet teil, wo er 1709 in Gefangenschaft geriet. Zurück in schwedischen Diensten, nahm er am Großen Nordischen Krieg teil und konnte sich 1710 in der Schlacht bei Helsingborg als Führer einer Kompanie Dragoner auszeichnen. Als Kapitän der Leib-Dragoner wurde er 1712 Adjutant von Feldmarschall Carl Mörner af Morlanda (1658–1721) in den Feldzügen gegen Norwegen. 1719 avancierte er zum Major und wechselte 1728 zum Leib-Regiment zu Pferde. Hier stieg er 1731 zum Oberstleutnant auf und nahm 1741 am Russisch-Schwedischen Krieg teil. Er wurde 1742 zum Landmarschall bestellt und blieb es bis 1743, konnte diese Stelleung aber auch in der Folgelegislatur 1746 bis 1747 besetzen. Hier führte er die Mössparti an. Bereits 1743 erhielt er seine Beförderung zum Oberst und wurde 1745 Kommandeur des Leib-Regiments. 1747 stieg er zum Generalleutnant der Kavallerie und 1751 zum General der Kavallerie auf. Er hat 1748 den Seraphinenorden erhalten. Schließlich wurde er 1753 zum Feldmarschall ernannt. Während des Siebenjährigen Krieges war er Oberbefehlshaber der 16.000 schwedischen Truppen in Pommern und wurde nach dem Frieden von Hamburg 1762 Generalinspekteur der Heeres. Er zog sich dann auf sein Landgut Äs in Södermanland zurück, wo er verstarb. Ungern-Sternberg wurde in der Julita-Kirche ebd. begraben.