В январе 1868 года по распоряжению командующего войсками вновь образованного Туркестанского военного округа генерал-лейтенанта Константина Петровича фон Кауфмана, измотанный изнурительной палаточной зимовкой в степи батальон, переименованный из Оренбургского в Туркестанский, наконец, возвратился к месту постоянной дислокации в Ташкент.

В 1868 году батальон в составе передового отряда войск округа выступил в очередной поход-Зеравшанский.

К 27 апреля 1868 года русские войска численностью 3,5 тысячи человек под командованием генерал-майора Н.Н. Головачева сосредоточились на занятом несколько месяцев назад плацдарме в Яны-Кургане. Общее руководство боевыми действиями возложил на себя лично командующий войсками округа генерал Кауфман.

30 апреля 1868 года отряд выступил в направлении Самарканда. Куропаткин – уже не тыловик, не батальонный квартирмейстер, – он исполняет должность старшего адъютанта походного штаба и основные его функции заключаются в своевременном получении и анализе сведений о местности ведения боевых действий и составе сил противника.

1 мая 1868 года авангард отряда при подходе к реке Зеравшан был внезапно атакован бухарской кавалерией, однако четыре сотни казаков при поддержки артиллерии и ракетной батареи оттеснили неприятеля на противоположный левый берег реки. Бухарские войска сумели занять господствующие позиции таким образом, что с них обстреливались пути продвижения к Самарканду и переправа через реку Зеравшан. Подразделения русской армии атаковали позиции противника, наступая одновременно по центру, с правого и левого флангов. Форсировав реку под перекрестным ружейным и артиллерийским огнем обороняющихся, пехота принялась стремительно штурмовать удерживаемые бухарцами высоты, вынудив ошеломленных напором солдат противника обратиться в беспорядочное бегство.

2 мая 1868 года российские войска без боя вошли в Самарканд, 12 мая 1868 года отряд полковника А.К. Абрамова овладел Ургутом, 18 мая 1868 года группа генерала Головачева беспрепятственно заняла Катта-Курган.

В конце мая 1868 года русская кавалерийская разведка установила сосредоточение бухарских войск численностью до 30 тысяч пехоты и всадников на Зерабулакских высотах в 10 километрах от Катта-Кургана. Кауфман принимает решение выдвинуться навстречу значительно превосходящему противнику с основными силами, оставив в Самарканде небольшой отряд в количестве 600 человек с приданными шестью артиллерийскими орудиями и двумя мортирами.

Стремительным маршем, преодолев всего за сутки 65 километров, 2 июня 1868 года русские войска под командованием генералов Кауфмана и Головачева успешно атаковали позиции противника на Зерабулакских высотах, обратив неприятеля в паническое бегство, уничтожив при этом более 4 тысяч человек и захватив значительные трофеи: ружья и артиллерийские орудия, снаряды и патроны, лошадей и обоз.

Праздновать победу было некогда: пользуясь временным отсутствием русских войск, вооруженные отряды горцев под командованием Джура-бека и Баба-бека ворвались в Самарканд и осадили цитадель в центре города, где укрылся оставленный Кауфманом малочисленный гарнизон. Имея двадцатикратный перевес, при оголтелой поддержке местных жителей неприятель яростно бросился на штурм цитадели. Ожесточенные кровопролитные бои с колоссальными потерями для обеих сторон длились неделю. Руководитель обороны майор Штемпель ежесуточно по ночам высылал связников к Кауфману с просьбой о помощи; из двадцати гонцов командного пункта русских в Катта-Кургане удалось достичь только одному. Прочитав записку с текстом: «Мы окружены, штурмы непрерывны, потери большие, нужна помощь», – Кауфман немедленно развернул все войска и рванулся назад на выручку осажденным.