Начавшаяся на севере война со Швецией расстроила эти планы — принц вернулся к командованию гребным флотом и одержал победы над шведами 4 августа 1789 года в 1-м сражении при Роченсальме, за которое он получил Орден Андрея Первозванного, и 21 июня 1790 года — в Биорке-Зундском проливе, из которого выбил шведскую гребную флотилию. Но вслед за этим Нассау-Зиген опоздал к Выборгскому сражению 22 июня и потерпел жестокое поражение во 2-м Роченсальмском бою 28 июня. Причиной печального результата даже сам Нассау-Зиген считал свои ошибки — излишние самоуверенность и легкомыслие. Потрясённый неудачей, он отослал императрице все пожалованные ему ордена и отличия, однако Екатерина вернула их ему со словами: «Одна неудача не может истребить из моей памяти, что Вы 7 раз были победителем моих врагов на юге и на севере». Скорое заключение мира со Швецией не позволило Нассау-Зигену восстановить в сражении свою репутацию удачливого флотоводца, что весьма его удручало и он стал проситься в отставку.