W wieku 15 lat został jednym z paziów króla Gustawa Adolfa i obecny był podczas kampanii w Prusach 1628–1629. Podczas jednej z bitew król wysłał z rozkazem Torstenssona, który w drodze zwrócił uwagę, że nieprzyjaciel zmienił swój szyk – co widząc, samowolnie zmienił królewskie rozkazy dla oficerów. Kiedy Gustaw Adolf też zauważył zmianę szyku wojsk nieprzyjacielskich i dowiedział się od pazia o zmianie rozkazów, początkowo wpadł w gniew, później jednak oznajmił: "Lennart, twój czyn mógł cię kosztować życie, ale doszedłem do wniosku, że może bardziej pasujesz do roli generała niż pazia na królewskim dworze". W kilka lat później, Torstensson w 1629 został naczelnym dowódcą szwedzkiej artylerii, która pod jego kierownictwem odegrała istotną rolę w zwycięstwach pod Breitenfeld i nad rzeką Lech (15 kwietnia 1632), m.in. stosując nawałę ogniową i ogień zaporowy artylerii podczas przeprawy przez Lech. W 1632 został wzięty do niewoli pod Alte Veste i blisko rok przebywał w zamknięciu w Ingolstadt. Pod wodzą Johana Banéra wyróżnił się w bitwie pod Wittstock (1636) i podczas energicznej obrony Pomorza w latach 1637–1638, a także w bitwie pod Chemnitz w 1638 oraz podczas wyprawy na Czechy w 1639. Choroba, której nabawił się w trakcie niewoli, zmusiła go do powrotu do Szwecji w 1641, gdzie został członkiem Rady Królewskiej.