Во время русско-турецкой войны 1768—1774 годов Репнин, после её начала возвратившийся в Россию, возглавил отдельный корпус, действовавший в Молдавии и Валахии, в составе 1-й армии генерал-фельдмаршала князя Александра Голицына. Вверенным ему войскам удалось в 1770 году воспрепятствовать переправе через Прут 36-тысячного войска Османской империи и Крымского ханства. В том же году он, командуя Ширванским, Архангелогородским и Киевским мушкетёрскими полками и гренадёрскими батальонами, проявил храбрость в битве у Рябой Могилы, находясь в то время под началом Петра Румянцева, успешно опрокинув левый фланг османской армии двумя каре пехоты при поддержке атаки кавалерии. В том же году Репнин отличился в битвах при Ларге и при Кагуле и 27 июля 1770 года по инициативе Румянцева был награждён орденом Святого Георгия 2-й степени № 2