С началом Русско-японской войны с февраля 1904 года — штаб-офицер для поручений при генерал-квартирмейстере Маньчжурской армии. По прибытии в Ляоян был командирован исполнять должность начальника штаба 1-го Сибирского армейского корпуса. Сдав её в конце мая генералу Иванову, Гурко был оставлен при генерале Г. К. Штакельберге, деятельным помощником которого он и явился в дни Вафангоуской операции. Отозванный затем в конце июня в штаб армии, Гурко некоторое время заведовал военной цензурой, а 20 июля был назначен временно исполняющим должность начальника Уссурийской отдельной конной бригады и начальника конницы Южного отряда. С ней Гурко прикрывал отступление отряда к Ляояну, а во время Ляоянского сражения обеспечивал от прорыва 6-вёрстный промежуток между Сибирскими корпусами и охранял левый фланг армии.