An der Spitze eines aus sächsischen und russischen Truppen gebildeten Korps rückte Schulenburg im Januar 1706 abermals in Polen ein. Bevor er sich befehlsgemäß mit dem Hauptkontingent Augusts des Starken vereinigen konnte, ließ er sich jedoch durch eine Rückzugsfinte des schwedischen Feldmarschalls Carl Gustaf Rehnskiöld zu einem Angriff verleiten. In der Schlacht bei Fraustadt wurde er am 13. Februar trotz zahlenmäßiger Überlegenheit besiegt. Schulenburg, der im Kampf an der Hüfte verwundet wurde, rechtfertigte sich gegenüber dem König, weil seine Soldaten und besonders die Kavallerie trotz guter Stellungen „feige“ davongelaufen seien. In seinem Bericht forderte er ein strenges Kriegsgericht über die Deserteure, das der König tatsächlich abhielt, indem er dreißig Dragoner zum Spießrutenlaufen verurteilte und vierzehn hinrichten ließ.