Вместе с армией Барклай перешел на старую Калужскую дорогу и нагнал Кутузова у деревни Панки. В эти же дни Барклай узнал, что в очередной раз без его ведома в арьергард Милорадовича было передано около 30 тысяч человек из 1-й армии. Все это крайне обострило отношения Барклая и Кутузова и подвигнуло командующего 1-й армией написать прошение об отставке по состоянию здоровья. Прошение было подано Кутузову 21 сентября после прихода русской армии в Тарутино, и уже на следующий день Барклай отбыл из армии.
До начала ноября Барклай жил во Владимире, тщетно ожидая ответа на свое письмо императору. Наконец, он решил уехать в свое имение Бекгоф, где в конце ноября получил долгожданный ответ Александра I. Император писал, что он по-прежнему питает к Барклаю приязнь и уважение. Александр I обещал, что лично проследит за тем, чтобы были опубликованы выборки из оправдательных писем Барклая. Император выражал уверенность, что Барклай в будущем сможет оказать Отечеству еще более выдающиеся услуги.
12 декабря, в день рождения императора, Барклай получил письмо Александра I, в котором тот убеждал его вернуться в армию. А уже 31 января 1813 года он получил извещение от Кутузова, что император назначил генерала от инфантерии Барклая-де-Толли командующим 3-й армией вместо заболевшего адмирала П.В. Чичагова. Новая армия Барклая была самой малочисленной из всех армий – в ней было не более 18 тысяч человек.
В то время армия осаждала крепость Торн, которую защищал баварский гарнизон (3, 5 тысячи) во главе с французским генералом Мавилоном. Против крепости были сосредоточены главные силы 3-й армии – 13 тысяч человек. Однако этих сил не хватало для полной блокады крепости, к тому же в осадном корпусе отсутствовали крупнокалиберные орудия. И только после того как все необходимое в армию поступило, начались интенсивные бомбардировки крепости, сочетавшиеся с атаками господствующих высот. 6 апреля 1813 года крепость капитулировала. В ходе осады русские войска потеряли 28 человек убитыми и 167 ранеными. За взятие Торна Барклай был награжден алмазными знаками к ордену Св. Александра Невского и 50 тысячами рублей.
Вскоре армия Барклая присоединилась к главным силам, которые после смерти Кутузова возглавил генерал Витгенштейн. В сражении под Бауценом, которое было в целом неудачным для союзных войск, войскам Барклая сопутствовал успех, и теперь они служили арьергардом, прикрывшим общее отступление. В ходе отступления, благодаря образцовым действиям арьергарда, союзники не потеряли ни одного орудия и повозки.
17 мая Михаил Богданович сменил Витгенштейна на посту главнокомандующего русско-прусской армии. Сражение под Дрезденом не принесло объединенной армии союзников успеха – здесь войска возглавлял австрийский фельдмаршал Шварценберг. Барклай-де-Толли отступил с главными силами армии к Кульму и разгромил наседавший на него корпус Вандамма. В ходе боя корпус Вандамма (12 тысяч) был пленен вместе с 84 орудиями и всем обозом. Инициатива Кульмского сражения целиком исходила от Барклая-де-Толли, который за эту победу был удостоен ордена Св. Георгия 1-й степени и высшим орденом Австрийской империи – командорским крестом Марии-Терезии.
В середине сентября все армии союзников устремились к Лейпцигу, куда стали подходить и главные силы армии Наполеона. В лейпцигской «битве народов» войска Барклая стояли на правом фланге, построившись в три линии. Они должны были нанести удар по главным силам наполеоновских войск, стоявшим у деревни Вахау, и отбросить их к Лейпцигу. За умелые и решительные действия во время сражения Михаил Богданович получил высокие награды – орден Св. Георгия 1-й степени и титул графа. В боевой обстановке его отличало необычное хладнокровие, о котором солдаты говорили: «Глядя на Барклая, и страх не берет».
В 1814 году Барклай-де-Толли руководил русскими войсками в сражениях на территории Франции и в Париж он въезжал рядом с императором Александром I. В тот же день графу Михаилу Богдановичу Барклаю-де-Толли было присвоено звание генерал-фельдмаршала.
Летом 1814 года он снова вернулся на пост главнокомандующего 1-й армией, штаб которой находился в Варшаве. В феврале 1815 года он получил известие о бегстве Наполеона с острова Эльба и о высадке его на французском берегу, и в апреле его армия (225 тысяч человек) выступила в новый поход на Францию. Его войска прошли Галицию, Богемию и Германию, когда уже на марше было получено известие о победе англо-прусских войск при Ватерлоо и о вторичном отречении Наполеона. В июне Барклай-де-Толли второй раз вошел в Париж. После военного смотра при Вертю, где русские войска поразили всех своей выправкой и слаженностью, весьма довольный этим Александр I возвел фельдмаршала Барклая-де-Толли в княжеское достоинство, даровав ему девиз: «Верность и терпение». В этих словах лаконично отразились главные черты личности Барклая.