Приобщению поэта к чтению серьёзной литературы и работе с архивными материалами во многом способствовал допуск его к сокровищнице генерал-губернатора Новороссии М. С. Воронцова — к его богатейшей библиотеке. Михаил Семёнович унаследовал книгохранилище от отца и систематически пополнял его. В библиотеке были подлинники летописей, разрядных книг, статейных списков, Псковская судная грамота, рукописные сочинения по истории, многочисленные мемуары, памфлеты французской революции, переписка А. Р. Воронцова с А. Н. Радищевым, копия замечаний Екатерины II на «Путешествие из Петербурга в Москву» и много других интересных и ценных изданий.
На первых порах Воронцов признавал талант Пушкина и считал, что основательное изучение великих классических поэтов со временем сделает из него замечательного писателя. В письме А. И. Тургеневу Михаил Семёнович сообщал, что хочет содействовать развитию молодого таланта. И действительно, работа в книжной сокровищнице генерал-губернатора Новороссии привила Александру Сергеевичу вкус к историческим источникам, что ему очень пригодилось в дальнейшем.
Годы, предшествовавшие Отечественной войне, Воронцов служил в Дунайской армии и тоже отличился. За храбрость, проявленную при штурме Базарджика, был произведён в генерал-майоры, а за взятие Видина удостоен ордена Святого Георгия 3-го класса.
Отличился молодой генерал и на теоретическом поприще обобщения военных действий, написав «Наставление господам офицерам Нарвского пехотного полка в день сражения» (Воронцов был шефом этого полка). «Наставление» по приказу П. И. Багратиона отпечатали в походной типографии и распространяли в полках 2-й Западной армии.
В начале 1812 года была сформирована 2-я сводно-гренадёрская дивизия, её командующим назначили Воронцова. Дивизия участвовала во всех важнейших сражениях Отечественной войны. В начале Бородинского сражения она обороняла Семёновские флеши и приняла на себя главный удар неприятеля. Ранним утром французы атаковали флеши в лоб и выбили дивизию Воронцова из укреплений. Около восьми часов Михаил Семёнович возглавил контратаку, но был ранен и унесён с поля боя. Об этом этапе сражения в донесении М. И. Кутузова царю было сказано:
«Неприятель, построясь в несколько густых колонн, в сопровождении многочисленной кавалерии с бешенством бросился на наши укрепления. Артиллеристы, с мужественным хладнокровием выждав неприятеля на ближайший картечный выстрел, открыли по нём сильный огонь, равномерно и пехота встретила его самым пылким огнём ружейным, но порожение их колонн не удержало французов, которые стремились к своей цели и не прежде обратились в бегство, как уже граф Воронцов с сводными гренадёрскими батальонами ударил на них в штыки; сильный натиск сих батальонов смешал неприятеля, и он, отступая в величайшем беспорядке, был повсюду истребляем храбрыми нашими воинами. При сем нападении граф Воронцов, получив жестокую рану, принуждён был оставить свою дивизию» (90, 107–108).
Сам Михаил Семёнович об этом эпизоде сражения вспоминал следующее:
— Мы должны были выдержать первую и жестокую атаку пяти-шести французских дивизий. Сопротивление не могло быть продолжительным, оно кончилось, так сказать, с окончанием существования моей дивизии. Находясь лично в центре и видя, что один из редутов на моём левом фланге потерян, я взял батальон 2-й гренадерской дивизии и повёл его в штыки, чтобы вернуть редут обратно. Там я был ранен, а батальон почти уничтожен. Час спустя дивизия не существовала.
За отличие в Бородинском сражении Воронцов был награждён орденом Святого Андрея Первозванного I степени с алмазами. Почти полгода Михаил Семёнович находился на излечении в своём имении Андреевское Владимирской губернии. Там он учредил госпиталь на 300 нижних чинов и 50 офицеров.
По выздоровлении Воронцов был назначен командовать авангардом 3-й Западной армии и удостоен чина генерал-лейтенанта. Участие в «Битве народов» (сражение под Лейпцигом) принесло ему орден Святого Александра Невского. В кампании 1814 года Михаил Семёнович отличился под Краоном и был удостоен ордена Святого Георгия 2-го класса.