В 1851 году пожалован во флигель-адъютанты, в 1854 году был произведён в ротмистры, и в том же году отправился в Севастополь, где 27 августа 1855 года был смертельно ранен, когда вместе с капитан-лейтенантом Ильшевским, собрав горсть солдат, бросился отбивать у неприятеля Малахов курган. Князь Горчаков доносил о Воейкове следующее:Флигель-адъютант гвардии ротмистр Воейков, по приказанию генерала Хрулёва, вводил войска резерва в занятый неприятелем бастион Корнилова и пал жертвой порыва своего мужества. По словам врача Э. С. Андреевского, раненного Воейкова перевезли в Бельбек. «Пуля ударила возле позвоночного столба, раздробила os ilium и осталась внутри. Он умирал, и действительно вскоре умер, после того, как навестил его князь Б. Д. Голицын. Тело его перевезли в Успенский монастырь, где уже были похоронены Вревский и Веймарн».