В 1904 г. началась русско-японская война, и Лавр Георгиевич рвался на фронт. Ему удалось выбить себе должность штаб-офицера 1-й бригады Сводно-стрелкового корпуса (фактически же он исполнял обязанности начальника штаба). В аттестации указывалось: «…Здоровье — хорошее, умственные способности — выдающиеся, нравственные качества — очень хорошие… воли твердой, трудолюбив и при большом честолюбии… вследствие прекрасных способностей, а равно большого самолюбия справится со всякими делами…»
После поражения русской армии в Мукденском сражении (февраль 1905 г.) бригада Корнилова прикрывала отступление отдельных частей. Около деревни Вазые ее полки попали в окружение. Лавр Георгиевич лично принял на себя командование: переходя в штыковые удары, окруженные части сумели выйти из угрожающего положения. Как вспоминал генерал М. К. Дитерихс, встретивший Корнилова вскоре после этих событий: «Скромно, смущенно Корнилов возвращался со своего геройского подвига. Он не отдавал себе отчета о том величии личного подвига, на который толкнула его отвага воина и понимание обстановки готовившейся сухопутной Цусимы под Мукденом, для армий несчастливого Куропаткина. Только глаза его горели огнем счастья и отваги и виделась в них сознательная готовность пожертвовать собой, но спасти русскую армию…» За годы русско-японской он получил орден Св. Георгия 4-й степени, Георгиевское оружие и производство в полковники.
Неудачное окончание русско-японской войны привело к реформированию всей военной системы и продвижению по службе наиболее отличившихся офицеров. Среди них был и Корнилов. В 1906 г. он перешел в Главное управление Генерального штаба, где занимался постановкой разведки на южных рубежах империи. Лавр Георгиевич присоединился к группе военных офицеров во главе с Ф. Ф. Палицыным, которые выступали на кардинальное реформирование вооруженных сил. Среди других участников были и другие в будущем прославленные генералы, например, М. В. Алексеев, С. Л. Марков, И. П. Романовский. Все они и будут стоять у истоков Белого движения.
Однако штабная должность была не по душе Лавру Георгиевичу, который в это времени перенес тяжелые потрясения: смерть отца и маленького сына. В 1907 г. он вырвался из столицы и снова ушел в разведку, став военным агентом в Китае. Как писал известный историк военной разведки Звонарев: «По словам 5-го делопроизводства Генштаба, сведения военной агентуры о развитии военных реформ в Китае и о различных организационных мероприятиях военного характера, предпринимавшихся китайским правительством, были вполне удовлетворительными, зачастую обширными, полными и обстоятельными. Наиболее ценные, полные и обстоятельные донесения получались от военного агента». Конечно, были и определенные «шероховатости». Помощник Корнилова в Мукдене подполковник Афанасьев неоднократно жаловался на излишне авторитарный стиль руководства.
В 1910 г. Корнилова отозвали с места службы, а в 1911 г. он был назначен отбывать строевой ценз командиром 8-го Эстляндского полка. Но вскоре талант востоковеда-разведчика понадобился, и Корнилов (будучи произведен в чин генерал-майора) вернулся на Дальний Восток начальником 2-го отряда Заамурского округа отдельного корпуса пограничной стражи (который подчинялся министерству финансов). С приходом на новую должность Лавр Георгиевич развил кипучую деятельность. Он сразу же обратил внимание на необходимость уточнить карты Манчжурии, начал чаще проводить маневры и военные игры, а также активнее бороться с хунхузами (китайскими преступными группировками). Как вспоминал полковник Д. К. Хотовицкий о тех годах: «На службе Л. Г. был сухой, требовательный и неразговорчивый, но в свободное время это был милый и хороший собеседник».
В 1913 г. Лавр Георгиевич инициировал расследование по организации довольствия, выявив факты воровства и столкнувшись в конечном итоге с премьер-министром Коковцовым. «Политический вес» был неравным, а потому Корнилов вернулся в военное ведомство командиром бригады 9-й Сибирской стрелковой дивизии (которая располагалась на о. Русском во Владивостоке).
Летом 1914 г. разразилась Первая мировая война. Корнилов не мог остаться в стороне, а потому отбыл на фронт командиром 1-й бригады 49-й пехотной дивизии (24-й корпус генерала Цурикова). Он попал на левый фланг 8-й армии генерала А. А. Брусилова, которая в свою очередь находилась на крайнем левом фланге Юго-западного фронта. В начале августа началось наше общее наступление против Австро-Венгрии, вошедшее в историю как Галицийская битва.
Изначально основные события развернулись севернее, где австрийцы сосредоточили основные силы, что позволило им первоначально добиться определенных успехов. Перед войсками Брусилова (и соседней 3-й армией Н. В. Рузского) австрийское командование сосредоточило меньшие силы (здесь мы обладали полуторным превосходством). 5 (18) августа 8-я армия форсировала Збруч и начала ускоренно продвигаться на запад, не встречая серьезного сопротивления. Серьезные бои вскоре вспыхнули на фронте 3-й армии, на помощь которой поспешил Брусилов. В сражении на реке Гнилая Липа противник потерпел сокрушительное поражение. В это время 24-й корпус, где служил Корнилов, занял позиции у Галича, прикрывая фланг армии. 22 августа (после того как севернее основные силы австрийцев окончательно потерпели поражение) почти без боя этот город был занят. Вошедшая в него 49-я дивизия захватила 50 орудий.
В конце августа Юго-западный фронт бросился в преследование, 8-й армии ставилась задача обеспечивать левый фланг фронта и прикрывать пути на Львов. Однако именно по войскам Рузского и Брусилова и пришелся основной контрудар противника.
В это время Л. Г. Корнилов по протекции Цурикова был назначен начальником 48-й пехотной дивизии. Вступление в новую должность совпало с крупным наступлением австрийцев. Против нашего 24-го корпуса они выставили два своих.
Завязался тяжелый бой у д. Комарно. Несмотря на первоначальный успех, наши войска были сбиты с позиций и были вынуждены отступить. Как вспоминал генерал Деникин (который тогда командовал 4-й стрелковой бригадой): «Положение становилось критическим, в этот момент Корнилов, отличавшийся чрезвычайной храбростью, лично повел в контратаку последний свой непотрепанный батальон и на некоторое время остановил врагов. Но вскоре вновь обойденная 48-я дивизия должна была отойти в большом расстройстве». В руках австрийцев остались пленные и 18 орудий. Не снимая ответственности с Корнилова как начальника дивизии, отметим, что именно Брусилов (как командующий армией) должен был разгадать планы противника и парировать этот удар. Деникин отмечал: «Получилась эта неудача у Корнилова, очевидно, потому, что дивизия не отличалась устойчивостью, но очень скоро в его руках она стала прекрасной боевой частью».
Так или иначе, но прорвать наш фланг австрийцам не удалось. В целом для противника ситуация складывалась весьма печально, что заставило его начать отступление к р. Сан всем фронтом.
К середине сентября основные операции перенеслись в Русскую Польшу: австрийские и германские армии мощным наступлением пытались взять Варшаву. В конце сентября наши войска в Галиции несколько отошли, однако продолжали держать оборону. Наш успех под Варшавой и выход к германской границе заставил австрийцев отступить. В конце октября 8-я армия переправилась через р. Сан, а через несколько недель вышла к Карпатам.
Брусилов решил оттеснить противника к перевалам в Карпатах. Начавшееся наступление стало звездным часом Корнилова и его дивизии, которую впоследствии прозвали «стальной». Его войска продвигались с боями в тяжелейших погодных условиях: морозы, метели, обледенелые склоны гор и практически полное отсутствие дорог. Однако благодаря упорству и успешному руководству со стороны Корнилова, а также героизму нижних чинов и офицеров дивизия успешно теснила противника.
Уже 5 (18) ноября Корнилов при поддержке кавалерии захватил важный Ростокский перевал, а 9 ноября взял д. Синна. 48-я дивизия перевалила Карпаты и начала спускаться на Венгерскую равнину. На следующий день она, согласно приказу командира корпуса, захватила д. Гуменное. Причем в этот день отряд подполковника Свяцкого в ходе решительного наступления захватил командира ландштурменной бригады генерал-майора Рафта, 17 офицеров и 1200 нижних чинов. Причем, по преданию, генерал был настолько поражен успехами русских, что заявил: «Корнилов — не человек, стихия». В некоторых работах указывается, будто Корнилов лично возглавлял эту атаку, однако имеющиеся архивные документы не подтверждают это.
