Gustaf Löwenhielm opparbeidet seg anseelse som en dyktig offiser og tjenestegjorde i årene 1805–1809 som kavaleriinspektør. Årene 1805–1806 var han dessuten blitt utnevnt til oberst og var generaladjutant i Pommern og Lauenburg. Ved utbruddet av finskekrigen i februar 1808 ble han sjef for den finske hærens stab og ledet baktroppen i den strategiske retretten fra Tavastehus til Østerbotten men ble tatt til fange av russerne under slaget ved Pyhäjoki den 16. april 1808. Gustaf Löwenhielm var deretter krigsfange inntil mai 1809. Vel tilbake i Sverige deltok han i den siste delen av krigen, den såkalte Västerbottenekspedisjonen.