Благодаря такой аттестации, в августе 1770 года Харлов получил штаб-офицерский чин секунд-майора с переводом в Санкт-Петербургский карабинерный полк. В составе данного полка в 1771—1772 годах принял участие в боевых действиях против польских конфедератов, участвовал в сражениях под Ченстоховом, Люблином и Краковом. По итогам кампании произведён в премьер-майоры с направлением на службу в Оренбургскую губернию, где был назначен комендантом Нижнеозёрной пограничной крепости. Весной 1773 года женился на дочери коменданта соседней Татищевой крепости полковника Григория Елагина Татьяне. По воспоминаниям казаков Нижнеозёрной крепости, супруга коменданта «была красавица, круглолица и невысока ростом».