Дорога к армии была тяжелой, сани и повозки бесконечно ломались, а лошади, на которых пересаживались люди, так уставали, что ему самому порой приходится идти пешком.
В конце мая 1737 года семидесятитысячная русская армия сосредоточилась у Южного Буга, затем переправилась через него, полки построились и двинулись к Очакову. Наконец 30 июня они подошли к крепости, гарнизон которой насчитывал около 20 тысяч человек. По доставленным командующему походом Миниху сведениям, на помощь защитникам Очакова по степи двигался десятитысячный турецкий отряд. Фельдмаршал решил отказаться от длительной осады крепости и рано утром 1 июля попытался взять ее штурмом. Но солдаты не смогли преодолеть окружавший крепость ров и отступили, оставляя убитых и раненых у его края. Один из очевидцев (австрийский полковник Беренклау) описал ситуацию так: «Мне кажется, что при штурме погибла половина людей, настолько все шло скверно; фельдмаршал, как безумный, сам схватил знамя, пошел ко рву; никто не последовал за ним, кроме принца Вольфенбюттельского и его свиты; казалось, он желал быть убитым, в таком отчаянии он находился».
Миних был в отчаянии, и лишь начавшийся в крепости пожар, почти случайно приведший к взрыву нескольких пороховых погребов, превратил ее в огромный костер, оставив осажденным один выход – сдаваться. Над стенами пылавшей крепости появился белый флаг.
Из-под Очакова Антон Ульрих написал брату – герцогу Карлу: «Мы взяли, слава Богу, Очаков в 4 дня, и я, благодарение Богу в порядке, как и другие, за исключением пажа Пока, который слегка ранен, а также ранен Геймбург».
Сразу после взятия крепости Миних доложил императрице, что Антон Ульрих безотлучно находился рядом с ним в самом центре сражения и проявил незаурядную храбрость. В реестр потерь русской армии, перечислив убитых и раненых (среди них пять генералов), фельдмаршал отдельно вписал потери Антона Ульриха: пуля пробила его кафтан, одна лошадь ранена в ухо, вторая убита; паж Пок убит, другой паж ранен.
Еще через две недели фельдмаршал представил Антона Ульриха к чину генерал-майора и подробно описал его поведение в походе и во время штурма, отметив, что, несмотря на тяжелые условия, мартовский мороз и июньскую жару, принц терпеливо сносил все лишения, никогда не ехал в коляске, а только верхом, «как старому солдату надлежит»; что в походе он закалился, окреп и изменился внешне. Фельдмаршал сообщал, что Антон Ульрих на практике постигает военное искусство: присутствует в заседаниях военного совета, знакомится со всеми приказами по армии, участвует в инспекционных поездках вместе с Минихом и со временем «знатный и рассудительный генерал быть может. А о храбрости его свидетельствует бывший при Очакове штурм, при чем он так поступал, как старому и заслуженному генералу надлежит». Известия о воинской доблести Антона Ульриха достигли его родины: Миних описал его храбрость в письме к герцогине Христине Луизе, бабушке принца. Императрица Анна Иоанновна сама сообщила герцогине