Bülows fader var kaptajn Frederik August Ulrik Bülow ved 2. jyske infanteriregiment, moderen Cathrine Marie f. Rasmussen, datter af sognepræst Rasmussen i Holbæk Amt. I sin ungdom var Bülow med faderen under okkupationen i Frankrig og hjembragte derfra en stærk lyst til den militære stand. Efter at have gennemgået Landkadetakademiet udnævntes han til sekondløjtnant i 1827 og ansattes ved 2. jyske infanteriregiment, men blev inspektionsofficer ved Landkadetkorpset, særlig for stykjunkerklassen indtil dens ophævelse 1830. I 1842 overgik Bülow, som i 1836 var blevet premierløjtnant, til 2. infanteribataljon og kom i marts 1848, i hvilket år han opnåede kaptajnsgraden, til armeens overkommando. I denne stilling deltog han i kampen ved Bov, i slaget ved Slesvig og som detacheret til kommandoen på Als, hvorved han en kort tid var stabschef, i kampene ved Nybøl og Dybbøl, der bragte ham Ridderkorset. I det følgende krigsår deltog han i fægtningerne ved Adsbøl, Ullerup og Als Sund, hvorefter han vendte tilbage til overkommandostaben og med denne deltog i kampene ved Kolding og Gudsø samt i slaget ved Fredericia. Udnævnt til major blev han i efteråret 1849 chef for 5. bataljon, hvormed han det næste år deltog i slaget ved Isted, efter hvilket han erholdt Sølvkorset, medens han 1852 fik oberstløjtnants karakter. Bülow var om efteråret 1850 i Frederiksstad under det langvarige bombardement efter det afslåede stormforsøg. Forfremmet til virkelig oberstløjtnant i 1854 og til oberst i 1862 blev han i december 1863 chef for 6. brigade, hvormed han deltog i forsvaret af Dybbøl, navnlig i kampene 17. og 28. marts, og senere i Als' forsvar 29. juni, ved hvilken lejlighed han atter viste sig som den erfarne kriger, således at han benådedes med Kommandørkorset af Dannebrog af 1. grad.