Han dro tilbake til Italia med Ursicinus da han ble tilkalt av Konstantius II, og fulgte ham på hærtokt mot den romersk general Claudius Silvanus i Gallia som hadde blitt tvunget ved etter sigende urettferdige beskyldninger fra sine fiender til proklamere seg selv til keiser. Med Ursicinus dro Ammianus to ganger i krigen i øst. Ved en anledning ble han skilt fra Ursicinus og søkte tilflukt i Amida under beleiringen av byen i 359 som da den var under angrep fra sasanidenes konge i Irak, Sjahpur II. Ammianus klarte så vidt å berge livet. Da Ursicinus tapte sin posisjon og Konstantius' gunst, synes det som om Ammianus fulgte hans fall, men under Julian, etterfølger av Konstantius, fikk Ammianus tilbake sin posisjon. Han fulgte denne keiseren, som uttrykte entusiastisk beundring for, i hans kriger mot alamannerne og sasanidene. Etter den ulykksalige døden til keiseren deltok han i tilbaketrekningen av den nye keiseren Jovian så langt som til Antiokia. Han bodde fortsatt i Antiokia i 372 da en Theodorus ble antatt å ha blitt identifisert ved guddommelig inngripen som en ny keiser, etterfølger av Valens. Marcellinus dokumenterte at Theodorus var, så mange andre, innblandet i bruken av tortur og grusomt straffet.