Настал 1812 год. Войска Наполеона вторглись в Россию. Прикомандированный к штабу 1-й Западной армии Барклая де Толли, Михаил Орлов 10 апреля прибыл в Вильну. Император Александр через генерал-лейтенанта Балашова решил направить Наполеону письмо с предложением перемирия. Балашова сопровождал адъютант Михаил Орлов. Наполеон принял Балашова и после переговоров пригласил его к обеду. В это время Орлов общался с французскими офицерами, гулял по лагерю, собирал разведывательные сведения. Свои наблюдения он потом изложил в «Бюллетене особых известий», переданном императору. Александр их оценил.
В сражении под Смоленском Наполеон понес большие потери и решил попытаться завязать переговоры с русскими. Орлов был назначен парламентером к французам, чтобы выяснить, каково состояние попавшего в плен тяжело раненного генерала Тучкова. Орлова пригласили к Наполеону. Во время беседы император добивался ответа на вопрос, собираются ли русские давать генеральное сражение, но ответа, разумеется, не получил. Вернувшись, Орлов доложил обо всем главнокомандующему Кутузову и подробно описал увиденное во французском тылу.
В битве под Бородино сражались четыре брата Орловых, трое из которых были тяжело ранены. Участвовавший в сражении Михаил не пострадал. Остановить неприятеля не удалось, и на совете в Филях было решено Москву оставить. Эта трагическая страница войны многократно описана. 21 сентября в селе Тарутино Кутузов сказал: «Теперь ни шагу назад». Разбили большой лагерь, принимали пополнение и провиант. Для переговоров с русскими Наполеон направил маркиза Лористона, которого на аванпостах встретил Михаил Орлов. Переговоры ничего не дали: Кутузов взял письмо Наполеона к русскому императору, но пропустить Лористона в Петербург отказался.
М.И. Кутузов
И.С. Дорохов
По просьбе Орлова его переводят из адъютантов в «летучий» кавалерийский отряд генерал-лейтенанта Дорохова начальником штаба. В ожесточенном бою за город Верею партизаны Дорохова разгромили французов и захватили богатые трофеи. Раненый генерал Дорохов был награжден золотой саблей с надписью: «За освобождение Вереи», а Орлов получил орден Святого Георгия 4-й степени, самую почетную боевую награду. Он продолжал сражаться в отряде Дорохова, но вскоре по приказанию Кутузова во главе небольшого отряда повез по занятой французами территории в Петербург срочный пакет с письмом к императору. В конце письма, после сообщения о ходе военных действий, Кутузов ходатайствует о присвоении Орлову следующего чина. После переправы через Березину Орлов был произведен в ротмистры.
Война близилась к завершению. Отряд под командой генерала Чернышова 20 февраля 1813 года овладел Берлином. Михаил Орлов также сражался в Германии и получил чин полковника. Было ему 25 лет. Наступая, союзная армия двумя колоннами