Боевое крещение получил в составе этого полка в ходе Русско-турецкой войны 1877–1878 годов за освобождение православной, славянской Болгарии от векового османского ига. С казанцами в составе отряда «белого генерала» Н. Д. Скобелева участвовал в боях под Плевной. Некоторое время состоял при нем ординарцем. Под турецкой Плевенской крепостью был ранен, но остался в армейском строю.
За боевые отличия обер-офицер М. В. Алексеев награждается тремя боевыми орденами, в том числе Святым Станиславом и Святой Анной, за храбрость. Его послужной список военного времени стал лучшей рекомендацией в ходе дальнейшего прохождения службы.
В 1890 году Алексеев успешно оканчивает Николаевскую академию Генерального штаба по 1-му разряду, получив Милютинскую премию. Был назначен на недолгое время старшим адъютантом в штаб 1-го армейского корпуса, располагавшегося в столичном Санкт-Петербурге. Затем с 1894 по 1900 год следует служба в Главном штабе делопроизводителем в канцелярии его Военно-ученого комитета, занимавшегося составлением планов войны и стратегического развертывания.
Работа полковника М. В. Алексеева в Главном штабе с 1898 года сочетается с плодотворной деятельностью экстраординарного профессора в Академии Генерального штаба на кафедре истории русского военного искусства. С 1900 по 1903 год Алексеев – начальник Оперативного отделения генерал-квартирмейстерской части Главного штаба и в то же время ординарный профессор Николаевской академии Генерального штаба.
В 1904 году удостаивается звания заслуженного профессора и 28 мая за отличия по службе производится в генерал-майоры. Становится начальником отдела Главного штаба.
С началом Русско-японской войны 1904–1905 годов профессор Академии Генерального штаба М. В. Алексеев (в октябре) назначается генерал-квартирмейстером 3-й Маньчжурской армии. Участвовал в Мукденском сражении, разработал ряд операций против японцев. На полях Маньчжурии приобрел большой опыт вождения войск, организации совместных действий пехоты, кавалерии и артиллерии, ведения армейской разведки.
За боевые отличия в Японской войне награждается почетным золотым оружием и двумя боевыми орденами. Тактическое мышление Михаила Васильевича Алексеева заслуживало самой высокой похвалы. Имел он и задатки стратега. Иначе говоря, он имел хорошие перспективы на военном поприще.
После расформирования 3-й Маньчжурской армии, с 1905 по 1908 год следует служба в должности обер-квартирмейстера Главного управления Генерального штаба. Возглавлял разработки планов будущей европейской войны, которой суждено было стать войной мировой и голгофой Российской империи.
В 1908 году он назначается начальником штаба Киевского военного округа с производством 30 октября в генерал-лейтенанты. С 1912 года – командир 13-го армейского корпуса. Продолжал активно работать над составлением планов войны: в скором военном конфликте на европейском континенте сомневаться уже не приходилось, хотя политики на словах «оружием никому не грозили».
К началу мировой войны М. В. Алексеев прошел хорошую школу командования войсками на самых высоких должностях в мирное время, не считая участия в двух больших войнах, против Турции и Японии. Служба в Главном управлении Генерального штаба выявила в нем склонность к оперативной, штабной работе. Уже тогда он демонстрировал стратегическое мышление, став авторитетным человеком в среде русского генералитета.
В годы Первой мировой войны Михаил Васильевич Алексеев сформировался как полководец-стратег. В августе 1914 года командир армейского корпуса назначается начальником штаба армий Юго-Западного фронта, в сентябре того же года сын николаевского солдата-сверхсрочника производится в полные генералы, то есть в генералы от инфантерии.
На этой штабной должности проявил большие способности в разработке фронтовых наступательных операций. Уже в первые месяцы войны армии Австро-Венгрии, главного союзника Германии, потерпели тяжелые поражения в масштабной Галицийской битве. Начальник фронтового штаба имел к ним самое прямое отношение.
Бывший генерал-квартирмейстер Ставки Верховного главнокомандующего генерал-лейтенант Ю. Н. Данилов в своих мемуарах писал, что «руководящая роль в исполнении операции на Юго-Западном фронте принадлежала начальнику штаба этого фронта, генералу Алексееву».
В сентябре 1914 года за боевые заслуги М. В. Алексеев высочайшим приказом награждается орденом Святого Великомученика и Победоносца Георгия 4-й степени. Награждение состоялось 24-го числа, после взятия русскими войсками города Львова, столицы австрийской Галиции. Так Михаил Васильевич стал георгиевским кавалером. Думается, что это было его мечтой, как военного человека.
В марте 1915 года, в связи с ожидавшимся германским наступлением, генерал от инфантерии М. В. Алексеев становится главнокомандующим армиями Северо-Западного фронта. После разделения этого фронта в августе того же года на два – Северный и Западный, Алексеев возглавил Западный фронт.