Im Russlandfeldzug von 1812 kommandierte er das russische VI. Korps bei der 1. Westarmee unter Barclay de Tolly. Am 22. Juli vereinigten sich die Armeen von Barclay und Bagration und beteiligten sich an den Kämpfen um Smolensk. Am 7. September kommandierte Dochturow bei Borodino zunächst das russische Zentrum und übernahm nach Bagrations Tod den linken Flügel. Während der Schlacht bei Malojaroslawez griff er mit seinem Korps auf Befehl von Fürst Kutusow die aus Moskau abziehende französische Armee an. Er traf am auf das 4. Korps unter Eugène de Beauharnais, das weitgehend aus italienischen Truppen bestand. Die Schlacht tobte den ganzen Tag unentschieden hin und her. Dochturow konnte sich dabei in einer starken Position im Süden von Malojaroslawez halten und den Franzosen den Weitermarsch nach Kaluga verwehren.