Когда в апреле 1773 года возобновились военные действия с Турцией, он по личной просьбе был переведён в 1-ю армию, в передовой корпус генерала Каменского, и участвовал в схватке под Базарджиком, под Козличами; посланный курьером с известием о победе к фельдмаршалу, он был пожалован в секунд-майоры. Затем он участвовал в деле под Шумлой, а в конце войны, находясь в свите кн. Н. В. Репнина, везшего к Императрице пункты мирного договора, прибыл в Петербург, где получил чин премьер-майора. Он сопровождал кн. Репнина, назначенного послом в Константинополь, до места его назначения и по возвращении в Петербург был определён в Псковский пехотный полк; затем служил в Киевском пехотном полку, с которым ходил в Крым. В короткие промежутки отдыха от военной службы Нелединский-Мелецкий, живя в Петербурге, отдавался светской жизни и стихотворству, — писал романсы и песни, получившие скоро широкую известность.