Незадолго до начала русско-турецкой войны Кесяков был назначен в состав формировавшихся болгарских ополченческих дружин и 3 декабря 1876 года получил чин подполковника. В качестве командира 1-й дружины болгарского ополчения (назначен 20 апреля 1877 года) он сражался с турками на Дунайском театре войны. Принимал участие в сражении при Стара-Загоре, обороне Шипки и взятии Шейново. После ранения полковника Л. Д. Вяземского возглавил 1-ю бригаду болгарского ополчения. В декабре 1877 года за боевые отличия был произведён в полковники (со старшинством от 10 сентября 1877 года). За отличие при обороне Шипки Кесяков 13 декабря 1877 года был награждён золотой саблей с надписью «За храбрость», в следующем году за Шейново получил орден св. Владимира 4-й степени с мечами и бантом.