С начала Отечественной войны 1812 года генерал-майор Желтухин был шефом 45-го егерского полка и командовал 3-й бригадой 22-й пехотной дивизии, отличился в сражении на Березине. В Заграничных походах 1813—1814 годов сражался в Саксонии, в Битве народов под Лейпцигом был ранен, отличился в сражении под Лаоном и при взятии Парижа.