Затем вся его боевая деятельность была связана с Кавказом. С назначением барона Розена в 1831 году командиром Отдельного Кавказского корпуса (ОКК), Врангель отправился с ним на Кавказ, где участвовал в экспедициях в Чечню и Дагестан против Кази-Муллы. Как особенно отличившийся при штурме селения Гимры, штабс-капитан Врангель был отправлен с донесением к императору Николаю I и 27 июля 1833 года был награждён им золотой шпагой. В 1837 году произведён в полковники и назначен командиром Ширванского пехотного полка, с которым в 1839 году вошёл в состав Самурского отряда и выказал блестящую храбрость во время действий отряда в южном Дагестане. Был послан в северный Дагестан на помощь Чеченскому отряду генерала П. Х. Граббе, осаждавшему Ахульго. Преодолев на пути большие трудности, Врангель присоединился к Граббе и участвовал в штурме Ахульго, во время которого во главе одной из штурмующих колонн был ранен пулей в грудь навылет.