Am 10. August 1867 wurde er zum Kommandeur 18. Division in Flensburg ernannt und im Frühjahr 1868 zum Generalleutnant befördert. Im Krieg gegen Frankreich 1870/71 nahm seine Division im Rahmen des IX. Armee-Korps an den Schlachten bei Colombey-Nouilly, Mars-la-Tour und Gravelotte-St. Privat teil. Während der Belagerung von Metz griffen seine Truppen ab 1. September während der Schlacht von Noiseville unterstützend in den Abwehrkampf des am Ostufer der Mosel stehenden preußischen I. Armee-Korps ein. Seine Division zeichnete sich Anfang Dezember besonders bei der Einnahme von Orléans aus. Von dort aus telegrafierte der Oberbefehlshaber, Prinz Friedrich Karl Nikolaus von Preußen, nach Versailles: „Die Ehre des Tages gebührt der Division Wrangel“. Hierfür erhielt Wrangel am 5. Dezember 1870 das Eichenlaub zum Orden Pour le Mérite verliehen. Im weiteren Kriegsverlauf war Wrangels Division noch an der Einnahme von Le Mans am 11. Januar 1871 beteiligt.