Для нанесения решительного удара турецкой армии Кутузов послал в тыл ей на правый берег Дуная к Рущуку корпус Маркова, в коем находился и Иловайский с двумя казачьими полками. Переплыв Дунай, Иловайский ворвался в лагерь визиря и, пока подходила наша пехота, захватил множество пленных, 2 мортиры, 7 пушек, 12 знамен, за что был награжден орденом Св. Владимира III степени.
В июле 1812 г. Иловайский начинает принимать участие в сражениях против французов. Он с особенной храбростью участвовал в делах при Романовке, под Велижем, при Поречье, поражая неприятеля и захватывая пленных. Когда французы были в Москве, Иловайский у деревни Химки атаковал ночью неприятельский авангард, разбил его, преследовал несколько верст и взял в плен 270 человек; за храбрость, деятельность и искусное распоряжение в этих делах произведен в генерал-майоры (27 лет).
При вступлении первым в оставленную неприятелем Москву Иловайский был атакован у Петровского дворца полуторатысячным неприятельским отрядом. Ударив во фланг, Иловайский разбил этот отряд, гнал до самого города, положил на месте 50 человек и взял в плен 62. Донося об этом государю, очевидец, генерал Винценгероде, прибавляет: «Считая всегда венгерскую конницу первой в мире, после виденной мной атаки Иловайского я должен отдать преимущество казакам перед венгерскими гусарами». Идя впереди Кутузова за отступившим неприятелем, Иловайский 28 октября того же года у Духовщины атаковал французского генерала Сансона и взял его в плен почти со всеми его офицерами, 280 нижними чинами и отбил при этом 10 орудий; близ Орши захватил в плен более 500 человек, а ночью у Ковно полонил одного генерала, 202 штаб– и обер-офицеров и 2262 рядовых, за что получил алмазные знаки к ордену Св. Анны II степени.
В заграничном походе 1813 и 1814 гг. он принимал деятельное участие в сражениях и особенно в преследовании разбитого неприятеля. На пути в Кульму Иловайский окружил своим полком отступавшего маршала Вандама и взял в плен его, множество штаб– и обер-офицеров и нижних чинов и захватил 8 орудий.
6 октября 1813 г., накануне взятия Лейпцига, император Александр, убежденный в скором бегстве Наполеона, приказал Иловайскому сколько возможно действовать впереди неприятеля и стараться останавливать головы его колонн, чтобы союзные войска удобнее могли его преследовать.
Исполняя повеление монарха, Иловайский переправился с двумя Донскими полками через реку, пошел впереди войск Наполеона, по направлению к Франкфурту, истребил мосты и магазины, заваливал, чем мог, главную дорогу, выдерживая все время частые схватки с неприятельскими отрядами. Выступив из Веймара, Иловайский имел удачное дело с конной дивизией генерала Фурнье; 8 офицеров и до 400 нижних чинов были при этом взяты в плен. На следующий день, 15 октября, Иловайский, соединясь с генералом Чернышевым, истребил в Фульде большой магазин и мост и взял в плен до 500 человек. Затем дважды вытеснял из этого города авангард армии Наполеона. У Ганау Иловайский и Чернышев напали на французов с тыла и до 4000 человек заставили положить оружие. Достигнув Франкфурта-на-Майне, Иловайский остался там в ожидании прибытия императора Александра с гвардией.
По приезде государя во Франкфурт Иловайский получил через князя Волконского повеление надеть свой Георгиевский крест вместо петлицы на шею. Кроме ордена Св. Георгия III степени Иловайский получил еще украшенную алмазами шпагу «за храбрость» и прусский орден Красного креста II степени.
В кампанию 1814 г. 19 января он разбил несколько эскадронов французской конницы близ Васси и занял этот город. Следуя от Васси к Монт-Эрандеру, он напал на часть неприятельского арьергарда и взял в плен бригадного генерала фон-Мергена, 16 штаб– и обер-офицеров и с лишком 200 нижних чинов, за что получил орден Св. Владимира II степени; за дело 15 февраля, в котором Иловайский захватил более 500 пленных, он получил орден Св. Анны I степени и австрийский орден Леопольда. При Фершампенуазе врезался с казачьими полками в две неприятельские колоны, отбил 5 орудий и взял до 900 пленных, в том числе двух полковников и 15 обер-офицеров. Во время преследования французов от Фершампенуаза к Парижу он полонил еще 139 человек.
В Париже император Александр послал за Иловайским, принял его в своем кабинете и осчастливил милостивыми отзывами о службе его. Стоявший в то время у окна государева кабинета цесаревич Константин Павлович сказал его величеству, указывая на Иловайского: «Он по номеру двенадцатый, а не дюжинный».
Возвратясь на Дон, Иловайский был назначен в мае 1823 г. походным атаманом Донских казачьих полков в отдельном Кавказском корпусе.
