Против «батареи Раевского» было сосредоточено около 300 орудий. К 3 часам дня Курганная высота, покрытая трупами павших солдат, была взята. На помощь русской пехоте Барклай перебросил кавалерийские корпуса Корфа и Крейца и сам повел кавалеристов в атаку. В этой схватке под ним было убито пять лошадей. Погибли два и было ранено пять адъютантов Барклая. Он дважды едва не попал в плен, будучи окружен польскими уланами. К концу боя его мундир был обрызган русской и французской кровью. В конце сражения Барклай приехал в Горки и здесь получил приказ Кутузова восстановить русские боевые порядки. По всей линии было зажжено множество костров, по которым солдаты могли ориентироваться.
Неожиданно ночью Барклай получил приказ Кутузова об отступлении и пришел в ярость, не понимая, как можно оставить позиции, с которых противник был отражен.
Значение Бородинского сражения в судьбе Барклая огромно – впервые после долгого молчания русские войска приветствовали его появление громовым «ура!», что означало фактическую реабилитацию его личности в армейской среде. Он стал единственным генералом, награжденным орденом Св. Георгия 2-й степени за Бородинское сражение.
Приехав в Москву 1 сентября, Барклай осмотрел позицию, выбранную Беннигсеном, и признал ее непригодной для сражения, о чем доложил Кутузову. Во второй половине дня в деревне Фили состоялся военный совет, на котором было принято решение об оставлении столицы без боя.
Вместе с войском Москву покидало и население. Барклай принял активное участие в организации прохода русской армии через Москву, и благодаря этому все прошло в необыкновенном порядке.
Вместе с армией Барклай перешел на старую Калужскую дорогу и нагнал Кутузова у деревни Панки. В эти же дни Барклай узнал, что в очередной раз без его ведома в арьергард Милорадовича было передано около 30 тысяч человек из 1-й армии. Все это крайне обострило отношения Барклая и Кутузова и подвигнуло командующего 1-й армией написать прошение об отставке по состоянию здоровья. Прошение было подано Кутузову 21 сентября после прихода русской армии в Тарутино, и уже на следующий день Барклай отбыл из армии.
До начала ноября Барклай жил во Владимире, тщетно ожидая ответа на свое письмо императору. Наконец, он решил уехать в свое имение Бекгоф, где в конце ноября получил долгожданный ответ Александра I. Император писал, что он по-прежнему питает к Барклаю приязнь и уважение. Александр I обещал, что лично проследит за тем, чтобы были опубликованы выборки из оправдательных писем Барклая. Император выражал уверенность, что Барклай в будущем сможет оказать Отечеству еще более выдающиеся услуги.
12 декабря, в день рождения императора, Барклай получил письмо Александра I, в котором тот убеждал его вернуться в армию. А уже 31 января 1813 года он получил извещение от Кутузова, что император назначил генерала от инфантерии Барклая-де-Толли командующим 3-й армией вместо заболевшего адмирала П.В. Чичагова. Новая армия Барклая была самой малочисленной из всех армий – в ней было не более 18 тысяч человек.
В то время армия осаждала крепость Торн, которую защищал баварский гарнизон (3, 5 тысячи) во главе с французским генералом Мавилоном. Против крепости были сосредоточены главные силы 3-й армии – 13 тысяч человек. Однако этих сил не хватало для полной блокады крепости, к тому же в осадном корпусе отсутствовали крупнокалиберные орудия. И только после того как все необходимое в армию поступило, начались интенсивные бомбардировки крепости, сочетавшиеся с атаками господствующих высот. 6 апреля 1813 года крепость капитулировала. В ходе осады русские войска потеряли 28 человек убитыми и 167 ранеными. За взятие Торна Барклай был награжден алмазными знаками к ордену Св. Александра Невского и 50 тысячами рублей.
Вскоре армия Барклая присоединилась к главным силам, которые после смерти Кутузова возглавил генерал Витгенштейн. В сражении под Бауценом, которое было в целом неудачным для союзных войск, войскам Барклая сопутствовал успех, и теперь они служили арьергардом, прикрывшим общее отступление. В ходе отступления, благодаря образцовым действиям арьергарда, союзники не потеряли ни одного орудия и повозки.
17 мая Михаил Богданович сменил Витгенштейна на посту главнокомандующего русско-прусской армии. Сражение под Дрезденом не принесло объединенной армии союзников успеха – здесь войска возглавлял австрийский фельдмаршал Шварценберг. Барклай-де-Толли отступил с главными силами армии к Кульму и разгромил наседавший на него корпус Вандамма. В ходе боя корпус Вандамма (12 тысяч) был пленен вместе с 84 орудиями и всем обозом. Инициатива Кульмского сражения целиком исходила от Барклая-де-Толли, который за эту победу был удостоен ордена Св. Георгия 1-й степени и высшим орденом Австрийской империи – командорским крестом Марии-Терезии.