Durante la Guerra ruso-japonesa, entre 1904 y 1905, Bilderling comandó el "XVII Cuerpo de Ejército Europeo" a partir de mayo de 1904, el cual lo acompañó a Manchuria en el verano de ese mismo año. Bilderling estuvo al mando del flanco oriental en la Batalla de Liaoyang, y del flanco occidental en la Batalla de Shaho. Después de la Batalla de Sandepu, Bilderling fue reemplazado por Alexander Kaulbars como comandante del Tercer ejército de Manchuria. Sin embargo, después de la Batalla de Mukden, él fue relevado de su mando entre mayo y septiembre de 1905, y fue reemplazado como comandante del Tercer ejército de Manchuria por el general Mikhail Batyanov.