В ходе военных действий Орлов участвовал во всех основных сражениях, отличился при освобождении Вереи. После издания Наполеоном 29-го бюллетеня Великой армии (в нём подводились итоги похода в Россию) Кутузов поручил Михаилу Фёдоровичу написать на него опровержение. Орлов в ироническом тоне подверг критике утверждения Наполеона о климатических условиях как главных причинах гибели Великой армии.
В кампании 1813 года Михаил Фёдорович действовал в составе летучего отряда, участвовал в Лейпцигском сражении, за отличие при Калише был произведён в полковники. В следующем году находился в подчинении В. В. Орлова-Денисова, который командовал личным конвоем Александра I. В это время произошло некоторое сближение его с царём, который, направляя молодого полковника в стан противника, говорил ему:
— Ступайте, я даю вам право остановить огонь везде, где вы сочтёте это нужным. И для того чтобы предупредить и отвратить все бедствия, облекаю вас властью, не подвергаясь никакой ответственности, прекращать самые решительные атаки, даже обещающие полную победу. Париж, лишённый своих рассеянных защитников и своего великого мужа, не будет в состоянии противиться. Я твёрдо убеждён в этом. Богу, который даровал мне могущество и победу, угодно, чтобы я воспользовался тем и другим только для дарования мира и спокойствия Европе. Если мы можем приобрести этот мир не сражаясь, тем лучше; если же нет, то уступим необходимости, станем сражаться, потому что волей или неволей, с бою или парадным маршем, на развалинах или во дворцах, но Европа должна ныне же ночевать в Париже.
На следующий день в присутствии маршала Мармона был подписан акт о капитуляции столицы Франции:
«Статья 1-я. Французские войска, состоящие под начальством маршалов герцогов Тревизского и Рагузского, очистят город Париж 19 (31) марта в 7 часов утра.
Статья 2-я. Они возьмут с собой всю артиллерию и тяжести, принадлежащие к этим двум корпусам.
Статья 3-я. Военные действия должны начаться вновь не прежде, как спустя два часа по очищении города, т. е. 19 (31) марта в 9 часов утра…»
Сдача Парижа гарантировала сохранение города, но не обязывала маршалов складывать оружие.
…Орлова, прибывшего с радостной вестью, Александр I принял лёжа в постели.
— Ну, что вы привезли нового? — спросил он.
— Вот капитуляция Парижа, — ответил Михаил Фёдорович.
Прочитав документ, царь расчувствовался:
— Поцелуйте меня, поздравляю вас, что вы соединили имя ваше с этим великим происшествием.
В десятом часу этого дня союзные войска торжественно вступили в столицу мира. Их шествие продолжалось четыре часа. Жители города стояли у раскрытых окон, на балконах и улицах города; они махали белыми платками и восторженно приветствовали победителей. Один из очевидцев этого небывалого зрелища (будущий писатель Стендаль) ядовито заметил по этому поводу:
— Парижане выражали особую радость исключительно потому, что их завоевали.
Среди блестящей свиты союзных государей, состоявшей более чем из 30 владетельных особ, прусского короля и русского императора, находился и Орлов. Это зенит его славы, апогей карьеры. Один из современников двадцатишестилетнего генерала говорил:
— У него было в избытке всё: молодость, знатность, богатство, расположение царя, открытый и смелый характер, прекрасная представительная наружность.
По возвращении из-за границы М. Ф. Орлов совместно с графом М. А. Дмитриевым-Мамоновым организовал «Орден русских рыцарей». Общество имело конспиративно-заговорщицкий характер. О целях общества Михаил Фёдорович говорил:
— Я возвратился из чужих краёв и вознамерился сделать тайное общество, составленное из самых честных людей, для сопротивления лихоимству и другим беспорядкам, кои слишком часто обличаются во внутреннем управлении России.
«Орден русских рыцарей» был наиболее ранней из преддекабристских организаций. Вскоре Орлов стал членом и первой организации декабристов — «Союза спасения». Позднее П. И. Пестель, А. П. Юшневский и М. А. Фонвизин приняли его в «Союз благоденствия». Это случилось в Тульчине, где Орлов останавливался, направляясь в штаб 16-й пехотной дивизии, командиром которой был назначен.
В годы господства в армии палочной муштры Орлов установил в 16-й дивизии совершенно новые порядки: отменил телесные наказания для солдат и ввёл систему ланкастерского обучения рядовых грамоте, предал суду ряд офицеров. «…В Охотском пехотном полку, — гласил один из его приказов, — господа майор Вержейский, капитан Гимбут и прапорщик Понаревский жестокостями своими вывели из терпения солдат. Общая жалоба нижних чинов побудила меня сделать подробное исследование, по которому открылись такие неистовства, что всех сих трёх офицеров принуждён представить я к военному суду. Да испытают они в солдатских крестах, какова солдатская должность. Для них и для им подобных не будет во мне ни помилования, ни сострадания».