Произведённый в том году в полковники и назначенный начальником штаба 8-й кавалерийской дивизии, вошедшей в состав войск Рущукского отряда, Каульбарс принял участие в войне с Турцией в 1877—1878 гг.. Прославился тем, что с разъездом 8-го Вознесенского уланского полка захватил турецкий пароход «Анкета» на Дунае, произвел ряд рекогносцировок Дуная, Никополя, Рущука, Осиковской позиции и Поп-киоя. У последнего населённого пункта 23.07.1877 г. дал бой, возглавляя Софийский 2-й пехотный полк. Участвовал в боях и перестрелках у Фламунды, Никополя, Турн-Магурелли, Аясляра, Хайдаркиоя, Писенцы, Езерджи, Омуркиоя, Поп-киоя, Бракницы, Кизыляра, Араклара, на р. Кара-Ломе, Осикова и Онака и совершил с 8-й кавалерийской дивизией зимний поход за Балканы.