В 1831 году Вельяминов в качестве начальника штаба 6-го пехотного корпуса участвовал в кампании против польских мятежников. Находился в сражениях при Добре, Окуневе, Вавре, Грохове, Дембе-Вельке, Калушине и под Седлецем.