Во время русско-японской войны 1904–1905 годов Корнилов стал начальником штаба 1-й пехотной бригады и принимал активное участие в сражениях при Сандепу (январь 1905 года) и Мукденском сражении (февраль-март 1905 года). На месте Сандепу и Мукдена сейчас современные города Шэньданьбао и Шэнья́н провинции Ляонин на северо-востоке Китая.
Окружённый японцами в деревне Вазые (рядом с Мукденом), Корнилов штыковой атакой прорвал окружение и вывел свою уже считавшуюся уничтоженной стрелковую бригаду с приданными ей частями, с ранеными и знамёнами, на соединение с армией.
Действия Лавра Георгиевича были отмечены многими орденами, в том числе орденом Святого Георгия 4-й степени («За личную храбрость и правильные действия»), и Георгиевским оружием. Он был произведён в «чин полковника за боевые отличия».
В 1914 году, в начале Первой мировой войны, Корнилов был назначен командиром 48-й стрелковой дивизии, которую в будущем прозвали «Стальной». Дивизия принимала участие в боях в Галиции и в Карпатах. Корнилов командовал дерзко и решительно. Его дивизия несла большие потери, но при этом показывала ошеломляющие результаты. Отношение к Лавру Георгиевичу было неоднозначным, от намерений его судить до высоких наград. Плененный австрийский генерал Рафт называл Корнилова стихией. Видимо, так и было.
В 1915 году Корнилову было присвоено звание генерал-майора (в нескольких источниках указано генерал-лейтенантом, кому есть что сказать, комментируйте!)
В ходе тяжелых боев Корнилов попал в плен к австрийцам в апреле 1915 года, когда его дивизия оказалась изолированной от остальных русских войск. Будучи генерал-майором, он был высокопоставленным военнопленным, но в июле 1916 года смог бежать обратно в Россию.
Корнилов восстановил силы и вернулся на фронт.
