Беседы с Хаджи-Муратом сами по себе были весьма полезными для понимания сущности войны на Кавказе, однако Лорис-Меликов просил дать ему возможность проявить себя в сражениях. 14 января 1852 г. М. С. Воронцов писал М. Т. Лорис-Меликову: «От души благодарю тебя еще за усердную и полезную службу твою и могу тебя утвердить. Что услуга, которую ты теперь нам оказываешь, не останется без должного вознаграждения. Согласно твоему желанию, я пишу сегодня к князю Барятинскому о востребовании тебя в отряд, где тебе можно будет остаться несколько дней для участия в боевых делах».

М. Т. Лорис-Меликова отозвали для сражений в зимней экспедиции – боевых действиях в районе Мескер-Юрту. Отряды горцев успешно атаковали русских. Тогда включилась артиллерия, и горцы начали отступать, «а стремительная атака казаков под командой гвардии ротмистра Лорис-Меликова, – как отмечалось в приказе от 26 февраля 1852 г. по Отдельному кавказскому корпусу, – довершила поражение неприятеля».

В тот же день наместник на Кавказе и главнокомандующий лично поздравил самого героя: «Я пишу тебе с отъезжающим от нас (из Тифлиса) фельдъегерем, чтобы сказать тебе, любезный Лорис-Меликов, что я был очень обрадован известием о прекрасном твоем кавалерийском деле, в котором ты так храбро с молодцами казаками атаковал кавалерию горцев…» В таких условиях быстро происходило повышение по службе и награды следовали одна за другой.

В сентябре 1848 г. поручик «за отличие, оказанное в делах с горцами», награждается орденом Святой Анны 4-й степени с подписью: «За храбрость». В 1849 г. Лорис-Меликов произведен в штаб-ротмистры. В августе 1850 г. новый орден: Святой Анны 3-й степени с мечами и бантом. В июле 1851 г. Лорис-Меликов становится ротмистром. В 1852 г. офицер награждается еще двумя орденами: Святой Анны 2-й степени с мечами и Святой Анны 2-й степени с Императорской короной. За отличие в сражении под Баш-Кадыкмаром против турок награжден золотой саблей с подписью: «За храбрость». За успешные действия в борьбе с горцами Лорис-Меликова произвели в полковники.

В Крымскую войну (1853–1856 гг.) М. Т. Лорис-Меликов на кавказском театре военных действий. Турецкой армии Абди-паши (около 100 тысяч человек) противостояли малочисленные гарнизоны. Война началась 4 (16) октября 1853 года, а 29 уже октября у местечка Карачах Лорис-Меликов во главе казачьего эскадрона попал под обстрел противника. После этого сражения он непрерывно находился в схватках, проявлял мужество и находчивость. В апреле 1855 г. М. Т. Лорис-Меликов был назначен «состоять для особых поручений» при наместнике на Кавказе и главнокомандующем Отдельным Кавказским корпусом генерале Н. Н. Муравьеве. Лорис-Меликову подчинялся отряд в «три сотни охотников», состоящий из людей разных национальностей: русских и турецких армян, грузин, жителей мусульманских провинций. Они отличались отвагой, расторопностью, знанием местности, умением добывать информацию о противнике. Успешные военные действия, руководимые Лорис-Меликовым, способствовали началу главной операции – взятию крепости Карс. Началась осада Карса. Под натиском русских защитники крепости вынуждены были 16 ноября 1855 г. капитулировать. В результате был захвачен весь Карский пашалык (провинция, подчиненная власти паши). Теперь она стала Карской областью. Ее начальником был назначен Лорис-Меликов.

Предстояла сложная административно-хозяйственная деятельность на турецкой территории. Удалось установить отношения с турецкими чиновниками; начали действовать канцелярия, казначейство, полицейские и почтовые ведомства. По словам Н. Н. Муравьева, благодаря умелым распоряжениям Лорис-Меликова «порядок скоро водворился, как в области, так и в самом городе Карсе. Откупные, существовавшие при Турецком правлении, были приведены в известность и стали давать доходы, в числе коих важнейший получался от соляных копей, приобретенных нами на берегах Аракса, вблизи Кагызмана». Корректные распоряжения Лорис-Меликова проявились и в управлении духовной сферой. Выяснилось, что мечети, занятые во время военных действий под складские помещения, потеряли свое культовое значение. Русских обвинили в осквернении мусульманских святынь. Действовать пришлось оперативно. Начальник области собрал мулл. После чего мечети были срочно освобождены от посторонних предметов, что позволило восстановить службу.

Дальнейшие международные события остановили успешные действия администратора. В марте 1856 г. по Парижскому мирному договору Карс и его окрестности возвращались Турции в обмен на Севастополь и другие русские города, занятые союзниками. Во время процедуры передачи Карса Мушир Измаил-паша «от имени правительства дружески благодарил полковника Лорис-Меликова за попечение о Крае». Заслуги Лорис-Меликова особенно ценились в России. В августе 1856 г. М. Т. Лорис-Меликова произвели в генерал-майоры. В этот момент ему было только 30 лет.

После Крымской войны востребованность молодого генерала была велика. 10 июля 1857 г. новый наместник на Кавказе генерал-фельдмаршал князь А. И. Барятинский обратился с рапортом к военному министру Н. О. Сухозанету откомандировать в Кавказский корпус именно Лорис-Меликова, который становится начальником войск в Абхазии и инспектором линейных батальонов Кутаисского генерал-губернаторства.

В 1860 г. следует новое повышение в должности – пост военного начальника Южного Дагестана и дербентского градоначальника. В этом же году Лорис-Меликов выполняет важное дипломатическое поручение. 11 мая 1860 г. князь Барятинский докладывал Александру II, что М. Т. Лорис-Меликов послан в Константинополь, где вместе с послом России в Турции князем А. Б. Лобановым-Ростовским должен добиться согласия турецкого правительства «на открытие нам трех пунктов на границе, чтобы туда направить группы переселенцев…». Миссия была успешно выполнена, и Лорис-Меликов в июне 1860 г. получил очередной орден – Святой Анны 1-й степени с мечами.

Кавказ, этот тревожный регион, находился в центре внимания властей страны, беспокоил и ближайшее окружение Александра II. В марте 1863 г. Великий князь Михаил Николаевич собрал во Владикавказе представителей разных народов Терской области и объявил, что их начальником станет генерал Лорис-Меликов. По мнению Великого князя Михаила Николаевича, глава Терской области достоин нового производства. Император Александр II прислушался к мнению своего брата – 17 апреля 1863 г. Лорис-Меликов стал генерал-лейтенантом.

Между тем обстановка в крае не была благоприятной. Сложившиеся обстоятельства заставляли Михаила Тариеловича глубже ознакомиться с вверенным ему обширным краем, расположенным от Главного Кавказского хребта на юге до границ Ставрополья и Астраханской области на севере.

Вопрос о переселении северокавказских народов для нового начальника Терской области стал наиболее сложным. Ему думалось, что можно ограничиться переселением горцев внутри вверенной ему территории – с горных районов на равнину. Но кавказский наместник воспротивился этому. Так началось массовое выселение горцев Терской области в Турцию. В Константинополе по улицам толпами бродили голодные переселенцы, на что обращала внимание европейская пресса, обвиняя правительство России в «варварском насилии» над племенами Кавказа.