Toisen buurisodan puhjetessa syksyllä 1899 Botha oli Transvaalin armeijan kenttäkornetti ja hänet määrättiin kenraali Lucas Meyerin adjutantiksi. Hän osallistui aluksi sotatoimiin pohjoisessa Natalissa ja taisteluihin Dundeen ympäristössä. Meyerin pian sairastuttua Botha otti komennon Ladysmithin piiritysrenkaan eteläpuolella ja ylipäällikkö Piet Joubertin myös sairastuttua Botha sai tilapäisesti johtaa koko piiritystä joulukuusta 1899 alkaen. Hän löi Ladysmithin vapauttamista yrittäneet Sir Redvers Bullerin komentamat brittijoukot voitokkaissa Colenson ja Spionkopin taisteluissa joulu- ja tammikuussa. Erään väijytyksen yhteydessä Bothan joukot valtasivat brittien panssarijunan ja saivat vangiksi tuolloin tuntemattoman Winston Churchillin.