В битве при Кунерсдорфе (1759), в которой был вновь ранен, Голицын командовал левым флангом русской армии, состоящим из пяти полков Обсервационного корпуса и оборонявшим высоту Мюльберг. Согласно плану сражения, разработанному главнокомандующим П. С. Салтыковым, именно левый фланг должен был принять на себя основной удар неприятеля, после чего русские должны были атаковать его с правого фланга и центра. Несмотря на вынужденное отступление под натиском превосходящих сил прусской армии, состоявшей из трёх колонн пехоты и кавалерии, солдаты этого корпуса своей стойкостью, как считается, во многом определили успешный для российской армии исход сражения.