Am 21. März 1865 wurde Bychelberg Mitglied der Artillerieprüfungskommission und am 23. September 1865 unter Belassung in dieser Stellung à la suite des Garde-Artillerie-Regiments gestellt. Zugleich war er ab Mitte Oktober auch als Mitglied der Prüfungskommission für Premierleutnant der Artillerie tätig und avancierte am 7. November 1865 zum Major. Am 13. Mai 1866 trat er mit der Ernennung zum Kommandeur der I. Abteilung des Garde-Artillerie-Regiments in den Truppendienst zurück und nahm während des folgenden Deutschen Krieges an den Kämpfen bei Soor, Königinhof und Königgrätz teil. Er wurde mit dem Kronenorden III. Klasse mit Schwertern ausgezeichnet und Mitte Juni 1869 zum Oberstleutnant befördert. Als Kommandeur der 1. Fußabteilung rückte er 1870 in den Krieg gegen Frankreich und nahm an den Kämpfen bei Gravelotte, Beaumont und Sedan sowie der Belagerung von Paris teil. Neben beiden Klassen des Eisernen Kreuzes wurde ihm das Ritterkreuz des Militär-St.-Heinrichs-Ordens verliehen.