Ved krigens udbrud i 1848 blev Dahlerup imod forventning ikke anvendt i nogen udkommando, men blev derimod af den daværende marineminister Zahrtmann opfordret til at træde i østrigsk tjeneste for at reorganisere denne marine, som var kommet en del i forfald. Modstræbende tog han imod dette tilbud, idet han dog forinden sikrede sig at kunne indtræde i sit nummer igen i Danmark. Med rang af kontreadmiral forlod han februar 1849 Danmark, rejste til Olmütz, hvor den østrigske kejser opholdt sig, og blev af ham udnævnt til viceadmiral, feltmarskalløjtnant samt marinens øverstkommanderende. Den tilstand, hvori Dahlerup traf den østrigske marine, var temmelig trøstesløs: ved oprøret i Venedig havde den mistet sin vigtigste flådestation, en stor del af sit overordnede personel og henved halvdelen af sine skibe. Det resterende materiale savnede både organisation og basis. Ved sin bestemte, beherskede optræden og understøttet af grundige kundskaber lykkedes det imidlertid Dahlerup på forbavsende kort tid at puste nyt liv i korpsene og tilvejebringe et brugeligt materiel, så flåden kunne yde et væsentligt bidrag til byen Venedigs generobring. Sammen med hærens øverstkommanderende, den gamle Radetzky, holdt Dahlerup derefter sit indtog i den overvundne by, hvor dens nøgler overraktes sejrherrerne. For sin virksomhed ved denne lejlighed blev han storkors af Jernkroneordenen, hvormed fulgte friherreværdigheden.