Nach der französischen Niederlage im Russlandfeldzug von 1812/13 konnten sich die Reformer in Preußen endlich durchsetzen, und am 16. März 1813 erklärte König Friedrich Wilhelm III. von Preußen dem napoleonischen Frankreich den Krieg. Gneisenau wurde als Generalmajor im selben Monat wieder in das preußische Heer eingestellt und als Zweiter Generalquartiermeister zur Armee Blüchers versetzt, in der auch sein Sohn August bei der Kavallerie diente. Beim Einrücken in den Rheinbundstaat Sachsen verfasste Gneisenau einen Aufruf zum gemeinsamen Widerstand. In Dresden, das von den Franzosen geräumt worden war, ordnete Gneisenau die Schaffung von Flussübergängen an, da die Elbbrücken von den Franzosen gesprengt worden waren. In der Schlacht bei Großgörschen am 2. Mai 1813 befehligte Gneisenau die Kavallerie des linken Flügels. Da der Erste Generalquartiermeister der Blücher-Armee, Scharnhorst, in dieser Schlacht verwundet wurde, übernahm Gneisenau in der Folge die Aufgaben des Ersten Generalquartiermeisters. In der Schlacht bei Bautzen unterlagen die vereinten preußisch-russischen Truppen erneut, während das Reitergefecht bei Haynau ("Chojnow") gewonnen wurde.