6 октября 1813 г., накануне взятия Лейпцига, император Александр, убежденный в скором бегстве Наполеона, приказал Иловайскому сколько возможно действовать впереди неприятеля и стараться останавливать головы его колонн, чтобы союзные войска удобнее могли его преследовать.

Исполняя повеление монарха, Иловайский переправился с двумя Донскими полками через реку, пошел впереди войск Наполеона, по направлению к Франкфурту, истребил мосты и магазины, заваливал, чем мог, главную дорогу, выдерживая все время частые схватки с неприятельскими отрядами. Выступив из Веймара, Иловайский имел удачное дело с конной дивизией генерала Фурнье; 8 офицеров и до 400 нижних чинов были при этом взяты в плен. На следующий день, 15 октября, Иловайский, соединясь с генералом Чернышевым, истребил в Фульде большой магазин и мост и взял в плен до 500 человек. Затем дважды вытеснял из этого города авангард армии Наполеона. У Ганау Иловайский и Чернышев напали на французов с тыла и до 4000 человек заставили положить оружие. Достигнув Франкфурта-на-Майне, Иловайский остался там в ожидании прибытия императора Александра с гвардией.

По приезде государя во Франкфурт Иловайский получил через князя Волконского повеление надеть свой Георгиевский крест вместо петлицы на шею. Кроме ордена Св. Георгия III степени Иловайский получил еще украшенную алмазами шпагу «за храбрость» и прусский орден Красного креста II степени.

В кампанию 1814 г. 19 января он разбил несколько эскадронов французской конницы близ Васси и занял этот город. Следуя от Васси к Монт-Эрандеру, он напал на часть неприятельского арьергарда и взял в плен бригадного генерала фон-Мергена, 16 штаб– и обер-офицеров и с лишком 200 нижних чинов, за что получил орден Св. Владимира II степени; за дело 15 февраля, в котором Иловайский захватил более 500 пленных, он получил орден Св. Анны I степени и австрийский орден Леопольда. При Фершампенуазе врезался с казачьими полками в две неприятельские колоны, отбил 5 орудий и взял до 900 пленных, в том числе двух полковников и 15 обер-офицеров. Во время преследования французов от Фершампенуаза к Парижу он полонил еще 139 человек.

В Париже император Александр послал за Иловайским, принял его в своем кабинете и осчастливил милостивыми отзывами о службе его. Стоявший в то время у окна государева кабинета цесаревич Константин Павлович сказал его величеству, указывая на Иловайского: «Он по номеру двенадцатый, а не дюжинный».

Возвратясь на Дон, Иловайский был назначен в мае 1823 г. походным атаманом Донских казачьих полков в отдельном Кавказском корпусе.