Le , il tint tête à l'armée prussienne à Zorndorf. Ce fut une bataille extrêmement sanglante, où Frédéric II parvint bien à barrer la route de Berlin, mais au prix de pertes très lourdes pour les deux camps. Fermor parvint à regrouper ses forces au terme du combat et reprit momentanément position à l'est de la Warthe. Relevé de son commandement, il fut placé pour l'année 1759 sous les ordres du général Saltykov, vainqueur à Kunersdorf ; mais en 1760 il reçut le commandement suprême de l’armée impériale russe pour la prise de Berlin, qui vit les Russes et leurs alliés Autrichiens occuper de façon éphémère la capitale prussienne.