Unterbrochen wurde seine akademische Arbeit durch den Deutsch-Französischen Krieg 1870 bis 1871, an dem Varrentrapp als Führer einer Kolonne von Krankenträgern beim 2. Sanitätsdetachement des III. Armeekorps teilnahm. Als solcher erlebte er am 16. August 1870 die Schlacht von Vionville, von August bis Oktober 1870 die Belagerung von Metz sowie die Kämpfe gegen die Loirearmee Ende 1870. Für seine Verdienste erhielt er das Eiserne Kreuz. Erst im März 1871 konnte er wieder zurückkehren.