Уже тогда Антон Иванович начал активно публиковать в военной печати различные фельетоны, статьи и очерки. В них он обличал канцелярщину, требовал более человечного отношения к солдату, а также выступал в защиту офицерских традиций. Деникин полагал, что, кроме армии и флота, у России не может быть надежных союзников, видел опасность со стороны Великобритании, Австро-Венгрии и Японии. Причем касаемо последней, его голос присоединился к хору тех, кто не считал ее значимой военной величиной и предрекал быструю победу над ней.
Летом 1902 г. Антон Иванович стал старшим адъютантом штаба 2-й пехотной дивизии, а уже осенью для ценза отбыл командовать ротой в 183-й полк. В начале 1904 г. разразилась русско-японская война, и Деникин добился назначения на фронт. Сначала он был назначен начальником штаба 3-й бригады Заамурского округа отдельного корпуса пограничной стражи, которая располагалась в далеком тылу. Вдали от основных событий он оставаться не хотел, а потому испросил назначения на фронт. По счастливой случайности он стал начальником штаба Забайкальской казачьей дивизии, которой командовал прославленный генерал П. К. фон Ренненкампф. Именно под руководством этого, безусловно, талантливого военачальника (уровня дивизии и корпуса) Антон Иванович начал постигать реальную военную науку в боевых условиях.
«Все это время боевой жизни и службы с дивизией полковник Деникин проявлял выдающуюся энергию, работоспособность, усердие, правильное понимание и любовь к военному делу».
Генерал П. И. Мищенко
В боях у Цинхечена в конце ноября 1904 г. он командовал авангардом (1 батальон, 4 сотни казаков и горная батарея), который в течение пяти дней доблестно отбивал атаки противника. Сопку, на которой шли бои, даже прозвали «деникинской». В феврале 1905 г. он стал начальником штаба Урало-Забайкальской казачьей дивизии, прибыв туда вместе с Ренненкампфом, который временно замещал раненого генерала Мищенко. Здесь Деникин принял участие в неудачном для нас Мукденском сражении. После отхода русской армии конницу на правом фланге вновь возглавил генерал Мищенко — человек, чье имя тогда гремело по всей России, а многие офицеры и солдаты специально уходили из своих частей, чтобы служить под его началом. Деникин остался начальником штаба. Отметим весьма интересную черту его характера, а именно умение сходиться с начальством: сначала ему удалось наладить отношения с весьма непростым Ренненкампфом, а затем — с его чуть ли не «смертельным врагом» Мищенко.
Несмотря на затишье, конный отряд Мищенко в последующие месяцы провел ряд дерзких набегов по тылам противника, разрушая железные дороги, уничтожая вражеские роты, захватывая военное имущество и ценную корреспонденцию. За боевые отличия Деникин был произведен в полковники. Как Мищенко писал в приказе по своему отряду: «По справедливости я должен признать деятельность этого достойного офицера Генерального штаба высоко полезной как в отношении внутреннего быта частей дивизии, так и в особенности боевой службы, которая была очень трудной и ответственной».
После окончания войны предполагалось, что Антон Иванович получит должность начальника штаба дивизии, однако пока шло долгое путешествие через охваченную революцией Сибирь (где офицерам пришлось фактически захватить поезд, чтобы прорваться в центральную Россию), все вакантные места были распределены. После долгих выяснений ему предложили временную должность штаб-офицера в штабе 2-го кавалерийского корпуса в знакомом ему Варшавском военном округе. Временное назначение продлилось целый год. Обостренное чувство справедливости снова взыграло в Деникине, он написал не совсем корректное прошение в Генштаб, откуда получил предложение стать начальником штаба 8-й Сибирской дивизии. В телеграмме было приписано: «В случае отказа он будет вычеркнут из кандидатского списка». На что Антон Иванович посла л еще менее корректную телеграмму: «Я не желаю», после чего ему предложили уже нормальную должность начальника штаба 57-й резервной бригады в Саратове.
В это время Деникин продолжил активно выступать в военной прессе с публицистическими статьями. Одни из них касались военной жизни, другие описывали события русско-японской войны, третьи были посвящены анализу причин неудач на полях Маньчжурии и недостаточности начатых военных реформ. Как и многие либерально мыслящие военные, Антон Иванович возлагал надежды на обновление, призывая сделать ставку на офицерские кадры (улучшить систему отбора и дать возможность для творческой инициативы), а также обратить внимание на развитие авиации и автотранспорта. Накануне Первой мировой Деникин писал, что Россия не готова к будущей войне («Новая война была бы для нас несчастьем»), а потому полагал, что «бедной темной стране нашей теперь, на заре обновленного государственного строя, более чем когда-либо нужны мир и процветание». Стоит отметить, что основное внимание он уделял политике на Дальнем Востоке, явно преувеличивая военную угрозу со стороны Китая.
В 1910 г. Деникин получил в командование 17-й пехотный Архангелогородский полк, а в начале 1914 г. стал исполняющим должность генерала для поручений при штабе Киевского военного округа. В июне 1914 г. ему присвоили чин генерал-майора.
С началом Первой мировой войны Деникин оказался на Юго-западном фронте, который сражался против австро-венгерских войск. Изначально он занял должность генерал-квартирмейстера 8-й армии генерала А. А. Брусилова, которая находилась на левом крыле и вместе с 3-й армией Н. В. Рузского в начале августа развила наступление в Восточной Галиции. Поскольку австрийцы наносили основной удар севернее, то там и разгорелись основные сражения, а потому продвижение войск Брусилова в первые дни не встречало сопротивления. В середине августа на реке Гнилая Липа Рузский при поддержке Брусилова разбил относительно слабые австрийские силы и занял Львов.
«Положение бригады (дивизии) в 8-й армии было совершенно особое. Железным стрелкам почти не приходилось принимать участия в позиционном стоянии, временами длительном и скучном. Обычно после кровопролитного боя бригада выводилась Брусиловым в «резерв командующего армией» для того лишь, чтобы через два-три дня опять быть брошенной на чью-либо выручку в самое пекло боя, в прорыв или в хаос отступающих частей. Мы несли часто большие потери и переменили таким порядком четырнадцать корпусов. И я с гордостью отмечаю, что Железная дивизия заслужила почетное звание «пожарной команды» 8-й армии».
А. И. Деникин
Деникину не нравилась штабная работа, он рвался в бой и выбил себе назначение командиром 4-й стрелковой бригады, призванной «железной»: во время русско-турецкой войны 1877–1878 гг. она входила в состав отряда генерала Гурко, который вел ожесточенные бои на Шипке. В руках Антона Ивановича эта бригада вновь одержала ряд блистательных побед.
Долгое время 4-я стрелковая бригада находилась во взаимодействии с не менее доблестными 12-й кавалерийской дивизией А. М. Каледина и 48-й пехотной дивизией Л. Г. Корнилова, а начальником штаба фронта до марта 1915 г. был генерал М. В. Алексеев. Все они потом станут во главе Белого движения на Юге России.
Прекрасно образованный офицер, прошедший боевую школу у Ренненкампфа и Мищенко, Деникин во главе бригады оказался на своем месте: он был по праву одним из лучших бригадных и дивизионных командиров той войны. В начале сентября 1914 г. его части приняли участие в боях у Гродека, отражая попытку австрийцев ударом во фланг 8-й армии одержать реванш. За эти события он был награжден Георгиевским оружием: «За то, что вы в боях с 8 по 12 сент. 1914 г. у Гродека с выдающимся искусством и мужеством отбивали отчаянные атаки превосходного в силах противника, особенно настойчивые 11 сент., при стремлении австрийцев прорвать центр корпуса; а утром 12 сент. сами перешли с бригадой в решительное наступление».
Генерал Деникин в Одессе. Сентябрь 1919 г.
В сентябре бригада Деникина участвовала в дальнейшем преследовании разбитых австрийцев, которые всем фронтом отступали за р. Сан. Однако вскоре ситуация кардинально изменилась: немцы вместе со своими союзниками предприняли бросок на Варшаву, в то время как австрийцы начали собственное наступление в Галиции. Так начались кровавые бои на р. Сан и у Хырова, которые шли весь октябрь и завершились общим обходом противника. В них «железная бригада» проявила чудеса отваги и мужества. Так, 11 (24) октября без всякой артиллерийской подготовки Деникин прорвал линии обороны противника и, настрочив быструю телеграмму «Бьем и гоним австрийцев», начал преследование, в ходе которого захватил с. Горный Лужок. Для противника прорыв русских был столь неожиданным, что вызвал панику в тылу. Более того, в Горном Лужке находился штаб группы эрцгерцога Франца-Иосифа, который еле успел избежать пленения. Успех бригады Деникина оказал важное содействие общему продвижению армии, а сам Антон Иванович был награжден орденом Св. Георгия 4-й ст.