В 1904 г. началась русско-японская война, и Лавр Георгиевич рвался на фронт. Ему удалось выбить себе должность штаб-офицера 1-й бригады Сводно-стрелкового корпуса (фактически же он исполнял обязанности начальника штаба). В аттестации указывалось: «…Здоровье – хорошее, умственные способности – выдающиеся, нравственные качества – очень хорошие… воли твердой, трудолюбив и при большом честолюбии… вследствие прекрасных способностей, а равно большого самолюбия справится со всякими делами…»
Омский кадетский корпус.
После поражения русской армии в Мукденском сражении (февраль 1905 г.) бригада Корнилова прикрывала отступление отдельных частей. Около деревни Вазые ее полки попали в окружение. Лавр Георгиевич лично принял на себя командование: переходя в штыковые удары, окруженные части сумели выйти из угрожающего положения. Как вспоминал генерал М. К. Дитерихс, встретивший Корнилова вскоре после этих событий: «Скромно, смущенно Корнилов возвращался со своего геройского подвига. Он не отдавал себе отчета о том величии личного подвига, на который толкнула его отвага воина и понимание обстановки готовившейся сухопутной Цусимы под Мукденом, для армий несчастливого Куропаткина. Только глаза его горели огнем счастья и отваги и виделась в них сознательная готовность пожертвовать собой, но спасти русскую армию…» За годы русско-японской он получил орден Св. Георгия 4-й степени, Георгиевское оружие и производство в полковники.
Неудачное окончание русско-японской войны привело к реформированию всей военной системы и продвижению по службе наиболее отличившихся офицеров. Среди них был и Корнилов. В 1906 г. он перешел в Главное управление Генерального штаба, где занимался постановкой разведки на южных рубежах империи. Лавр Георгиевич присоединился к группе военных офицеров во главе с Ф. Ф. Палицыным, которые выступали на кардинальное реформирование вооруженных сил. Среди других участников были и другие в будущем прославленные генералы, например, М. В. Алексеев, С. Л. Марков, И. П. Романовский. Все они и будут стоять у истоков Белого движения.
Однако штабная должность была не по душе Лавру Георгиевичу, который в это времени перенес тяжелые потрясения: смерть отца и маленького сына. В 1907 г. он вырвался из столицы и снова ушел в разведку, став военным агентом в Китае. Как писал известный историк военной разведки Звонарев: «По словам 5-го делопроизводства Генштаба, сведения военной агентуры о развитии военных реформ в Китае и о различных организационных мероприятиях военного характера,