13. august 1863 overtog han på ny efter Halls anmodning krigsministerporteføljen efter generalmajor Hans Nicolai Thestrup, hvilken stilling han, vistnok meget imod sit ønske, beholdt, da D.G. Monrad 31. december samme år overtog konseilspræsidiet, og det blev således Lundbye, som kom til at forberede og lede vore krigsoperationer under det meste af den 2. Slesvigske Krig 1864, en opgave, som lå over hans kræfter. Krigsminister Thestrup var fratrådt, fordi hans kolleger nægtede deres samtykke til forelæggelsen af hans hærplan, der ansås for alt for bekostelig, og dog ville han gøre en vidtstrakt anvendelse af "værnepligtige" befalingsmænd, medens Lundbye i sit hærforslag af 1858 havde holdt på en stærk udvidelse af de "faste" kadrer, hvad der måtte kræve endnu flere udgifter. Lundbye var således i en vanskelig stilling, som han søgte at hjælpe sig ud af ved at udarbejde "Udkast til Lov om en midlertidig Ordning af den dansk-slesvigske Hærafdeling", hvilket forelagdes Rigsrådet i efteråret 1863 uden at være ledsaget af nogen udgiftsberegning. Lovforslaget kom kun til første behandling, thi den spændte politiske situation bevirkede, at regeringen måtte tænke på rustninger. På hærvæsenets område rådede imidlertid den største usikkerhed; kun det uheldige dubleringsprincip var sat i system for fodfolkets vedkommende og bragtes ved kundgørelse af 21. september 1863 – hvorved der gaves bestemmelser for, hvilke foranstaltninger der skulle træffes for at sikre en hurtig udvikling af armeens krigsstyrke – til dels af mangel på midler på en lidet heldig måde til anvendelse, i det det blev fastsat, at man i løbet af det forestående vinterhalvår gennem fire forskellige stadier skulle nærme sig det fuldstændige krigsberedskab.