Gouvion-Saint-Cyr kutsuttiin takaisin palvelukseen vuoden 1812 Venäjän-sotaretkelle. Hän sai aluksi komentoonsa pääasiassa baijerilaisista koostuneen Grande Arméen VI armeijakunnan. Kun marsalkka Nicolas Oudinot haavoittui pahasti Polotskin taistelun ensimmäisenä päivänä, itsekin haavoittunut Gouvion-Saint-Cyr otti komennon ja käänsi hävityltä näyttäneen taistelun suureksi voitoksi 18. elokuuta. Kiitoksena Napoleon ylensi hänet marsalkaksi. Perääntymisvaiheessa Gouvion-Saint-Cyr komensi ranskalaisia myös tappiollisessa Polotskin toisessa taistelussa lokakuussa 1812, jolloin hän haavoittui vakavasti jalkaan ja joutui jättämään palveluksen muutamaksi kuukaudeksi. Hän palasi elokuussa 1813 komentamaan XIV armeijakuntaa ja osallistui voittoisaan Dresdenin taisteluun. Napoleon jätti hänet puolustamaan asemia Dresdenissä, mutta Napoleonin pääarmeijan peräännyttyä länteen tappiollisen Leipzigin taistelun jälkeen Dresden jäi vihollisen saartamaksi. Muonavarojen ehtymisen vuoksi Gouvion-Saint-Cyr antautui Dresdenissä 11. marraskuuta. Antautumisehdot olisivat taanneet hänen joukoilleen vapaan poistumisen, mutta liittoutuneet ottivatkin heidät sotavangeiksi. Gouvion-Saint-Cyr oli tämän jälkeen vuoden sotavankina Unkarissa.