Вместе с Оренбургским казачьим войском Каменский стал участником Русско-японской войны. Он стал штаб-офицером для особых поручений при штабе X армейского корпуса (1904—1905), после чего, в августе 1905 года, стал старшим адъютантом управления генерал-квартирмейстера 2-й Манчжурской армии. Сергей Николаевич принимал активное участие в боях у Нандалина и Ляугалина, а также в сражениях под Ляояном и Мукденом. Достиг чина подполковника и занял пост штаб-офицера для особых поручений при штабе XX корпуса (1905—1909).