Произведённый 6 декабря 1851 года в генерал-лейтенанты, Бухмейер был назначен инспектором сапёрных батальонов, а с началом Крымской войны — начальником инженеров Южной армии. Приведя в оборонительное положение крепости Измаил и Килию, Бухмейер был главным виновником успешной переправы отряда генерал-адъютанта Лидерса через Дунай, за что и получил орден св. Владимира 2-й степени с мечами; за мужество и распорядительность при осаде Силистрии и в происходившем затем, при отступлении войск от этой крепости, артиллерийском деле, в котором сражалась и действовавшая под его командой флотилия, Бухмейер награждён золотой с бриллиантами шпагой. Заботясь об устройстве переправ, Бухмейер построил во время Дунайской кампании, между прочим, плавучий мост у Измаила, длиною в 360 сажен. С началом осады Севастополя, Бухмейер первый оценил дарования Тотлебена и рекомендовал его особому вниманию князя Горчакова. Будучи вообще сторонником наступательных действий, Бухмейер и на военном совете 28 июля 1855 года, относительно целесообразности предполагавшейся атаки союзников со стороны реки Чёрной, высказал мнение о необходимости безотлагательно атаковать неприятельскую позицию на этой реке двумя отрядами, не останавливаясь на ближайших высотах, продолжать атаку на Сапун-гору, и в то же время произвести одновременно сильную вылазку с Корниловского бастиона до английского редута Виктории.