W momencie wybuchu powstania listopadowego przywdział ponownie mundur i przekroczył granicę, zgłaszając się do polskiego wojska powstańczego. Opracował śmiały i interesujący plan ofensywny działań, obejmujący m.in. zdobycie Brześcia nad Bugiem, lecz nie został on zaaprobowany przez dyktatora powstania Józefa Chłopickiego, preferującego defensywną taktykę. Dopiero po odsunięciu Chłopickiego Chłapowski otrzymał dowództwo brygady. Wziął udział w bitwie pod Grochowem, w której sam stanął na czele szarży kawalerii powstrzymującej rosyjską piechotę po wycofaniu polskiej piechoty. Następnie pod komendą nieudolnego generała Antoniego Giełguda wziął udział w wyprawie na Litwę, podczas której został awansowany do stopnia generała brygady. Mimo szeregu drobnych zwycięstw, niezdecydowanie Giełguda co do ofensywnych planów Chłapowskiego szybkiego ataku na Wilno przed nadejściem większych sił rosyjskich doprowadziło do klęski wyprawy na Litwę. Decyzją Rady Narodowej Chłapowski został w końcu awansowany do stopnia generała dywizji i powierzono mu naczelne dowództwo na Litwie, lecz nie dotarła ona na czas (Chłapowski dowiedział się o niej dopiero w Prusach). Oddział został zmuszony do przekroczenia granicy prusko-rosyjskiej, gdzie Chłapowski jako poddany pruski został skazany na rok więzienia. Uniknął konfiskaty majątku, zamienionej na wysoką grzywnę. Karę odbył w twierdzy w Szczecinie, gdzie napisał podręcznik "O rolnictwie".