15 ноября после проведенных переговоров акты перемирия были направлены Кутузову и Наполеону для ратификации. Кутузов задержался с ответом более чем на 20 часов, продолжая отвод своей армии. Наполеон же, сильно раздраженный инициативой Мюрата, приказал ему немедленно разорвать перемирие и атаковать русские войска.

На следующий день французские войска перешли в наступление против отряда Багратиона Общая численность французских войск, наступавших на русский отряд, составляла 30 тысяч человек, в то время как у Багратиона было лишь 6 тысяч. Сразу после начала атаки французскими войсками позиций русских войск приданная отряду Багратиона артиллерия обстреляла и подожгла деревню Шенграбен. Находившиеся там войска Удино были задержаны на два часа.

Но на флангах сложилась тяжелая обстановка. Правый фланг позиций русских войск был атакован корпусом Сульта, который планировал опрокинуть противостоявших ему русских гренадеров, егерей и драгун и выйти к деревне Гунтерсдорф, тем самым отрезав отряду Багратиона путь отступления. Русские гренадеры и егеря отразили две атаки корпуса Сульта и затем под прикрытием артиллерии начали организованный отход к деревне Гунтерсдорф. Оставив и там два батальона, Багратион приказал войскам своего правого фланга продолжить отход. Левое крыло войск .Багратиона было атаковано одновременно с правым. Корпус Ланна отрезал от пехоты Левофланговый Павлоградский гусарский полк, вынудив его покинуть поле боя Затем французы окружили Подольский и Азовский мушкетерские полки, но мушкетеры не дрогнули и пробились из окружения, расчищая себе дорогу штыками и ружейным огнем. Войска левого крыла отряда Багратиона отступали по дороге на Цнайм, но, подойдя к деревне Грунд, они обнаружили, что эта деревня уже занята противником. И вновь сильным штыковым ударом русские батальоны проложили себе путь.

Через два дня отряд Багратиона достиг Погорлица, где находилась армия Кутузова. Кутузов выехал навстречу Багратиону и горячо обнял своего боевого друга и соратника, которого уже не чаял встретить живым За этот подвиг Багратион был удостоен чина генерал-лейтенанта, а 6-й егерский полк— основа отряда— стал первым, кто получил в награду серебряные трубы с Георгиевскими лентами.

В сражении под Аустерлицем части Багратиона стояли на правом фланге союзных войск. Для союзников эта битва в целом окончилась поражением. Солдаты Багратиона смогли не только устоять перед натиском противника, но еще и прикрывать отступление расстроенной армии. За Аустерлиц Багратион был пожалован орденом Св. Георгия 2-й степени

В войне 1806—1807 годов Багратион, можно сказать, традиционно командовал авангардными или арьергардными отрядами в зависимости от того, наступала или оборонялась русская армия

16 января 1807 года русская армия под командованием Багратиона начала наступление в Восточную Пруссию с целью не допустить занятия французами Кенигсберга и Пиллау и нанести поражение изолированным корпусам Нея и Бернадота. Наполеон, узнав о движении русских войск, 1 февраля направил главные силы на север, пытаясь обойти левый фланг русской армии и отрезать ее от сообщений с Россией. Под прикрытием авангарда генерала Багратиона русские войска отошли к Прейсиш-Эйлау, где 7—8 февраля произошло крупное сражение. Попытка Наполеона обойти левый фланг русских войск была сорвана их упорной обороной. Последним сражением между русскими и французскими войсками в этой войне стало Фридландское сражение 14 июня. В ходе битвы левое крыло русских войск под командованием генерала Багратиона артиллерийским огнем и контратаками конницы отбило все атаки французских войск и обеспечило отход главных сил русской армии. Наполеону не удалось уничтожить русскую армию во Фридландском сражении, но ее поражение и большие потери, понесенные русскими войсками, заставили императора Александра I заключить в июле 1807 года Тильзитский мир.

В следующем, 1808 году Петр Иванович отправился на войну со Швецией. Командуя 21-й пехотной дивизией, он провел ряд удачных боев и занял города Таммерсфорс, Бьерсборг, Або, Вазу, а также Аландские острова.

17 сентября 1809 года в Фридрихсгаме был подписан мирный договор, по которому Финляндия и Аландские острова отошли к России. За отличное управление войсками во время русско-шведе кой войны 1808—1809 годов Багратион был произведен в генералы от инфантерии.

После окончания военных действий в Финляндии Багратион в июле 1809 года получил назначение в Молдавскую армию. Шла русско-турецкая война, и Молдавская армия сражалась на Дунае с войсками турецкого султана. Петр Иванович специальным приказом командующего армией генерал-фельдмаршала Прозоровского был назначен командиром главного корпуса армии. Еще до прибытия Багратиона генерал-фельдмаршал Прозоровский обратился к императору Александру I с просьбой назначить ему преемника, так как вследствие своего слабого здоровья он уже не мог управлять войсками. Александр 1 удовлетворил эту просьбу и разрешил Прозоровскому передать командование Молдавской армией Багратиону

Приняв командование Молдавской армией, которая насчитывала лишь 20 тысяч человек, Багратион, не снимая осады Измаила, сумел за август месяц взять ряд городов — Мачин, Гирсово, Кюстенджи. В сентябре он разбил турок под Рассеватом и осадил Силистрию. Осада Силистрии не увенчалась успехом В октябре русская армия была вынуждена снять осаду вследствие движения к Силистрии 50-тысячной турецкой армии. В столице действия Багратиона под Силистрией вызвали неудовольствие, и в феврале

1810 года главнокомандующим русской Дунайской армией был назначен генерал-лейтенант Н.М. Каменский

В августе 1811 года Александр I назначил Багратиона командующим Подольской армией, находящейся на Украине. Весной 1812 года он был утвержден в должности главнокомандующего 2-й Западной армией, сформированной на базе Подольской армии.

Багратион разработал свой собственный план кампании 1812 года, который и предложил императору. В нем он рекомендовал принять неотложные меры для ограждения страны от внезапного нападения Для подготовки русской армии к защите России он предложил провести ряд мероприятий по укреплению войск, расположенных на границе, созданию резервных группировок и баз снабжения армии продовольствием Также он предлагал привести Балтийский флот в боевую готовность. Однако Александр утвердил план, составленный его военным советником бароном Фулем.

Отечественная война 1812 года началась с отступления 1-й и 2-й Западных армий, которые двигались на соединение. С тяжелыми боями к концу июля армия Багратиона вышла к Смоленску и соединилась с 1-й Западной армией, тем самым сорвав надежды Наполеона на разгром русских поодиночке. Под Смоленском Багратион предлагал дать французам генеральное сражение, но армия продолжила отступление и двигалась по направлению к Москве.

22 августа армия достигла села Бородино. Здесь войска расположились на позициях, избранных для генерального сражения. Армии Багратиона предстояло защищать укрепления, расположенные на левом фланге, возле деревни Семеновская, впоследствии названные Багратионовыми флешами. Главный удар по левому флангу русских войск был нанесен одновременно с атакой на село Бородино. Флеши атаковали две французские дивизии корпуса маршала Даву. Однако первые атаки не увенчались успехом. Тогда маршал Даву лично возглавил очередную атаку и во главе 57-го линейного полка ворвался на левую южную флешь. Но ему не удалось закрепить свой успех; войска Багратиона отбросили его на исходный рубеж. Французам два раза удавалось захватить флеши, а один раз они даже прорвались в деревню Семеновская. Но всякий раз Багратион наносил им сильные удары и выбивал их с укреплений.

В восьмой атаке на флеши приняли участие 45 тысяч солдат наполеоновской армии. Багратион дал приказ идти в контратаку и сам принял в ней участие. В ходе этой успешной контратаки князь Багратион был тяжело ранен осколком разорвавшегося ядра в ногу. Командование 2-й армией принял генерал Коновницын. Самого Багратиона переправили для лечения в село Симы Владимирской губернии. Здесь 12 сентября 1812 года он скончался.

В 1839 году его прах был перенесен на Бородинское поле и там перезахоронен с величайшими почестями.