По очищении французами Москвы Муравьёв поступил в отряд генерала Милорадовича, и, состоя при нём до конца кампании, принимал участие во многих славных делах Отечественной войны, среди которых выделяются сражения при Тарутино и Вязьме. С особенным успехом Муравьёв выполнил поручение по постройке моста через Березину, когда для ободрения пионеров сам таскал и вязал верёвками бревна.