Грозный отпор не обезохотил Наполеона. Он приготовил новую сильнейшую грозу. Под защитою 400 орудий густые колонны пехоты и конницы ринулись на Багратиона. Видя невозможность остановить их пушечным и ружейным огнем, все наши колонны левого крыла двинулись на штыки. Произошло небывалое в летописях военной истории побоище. В сию торжественную грозную минуту ранен был Багратион. Он силился превозмочь боль и утаить её от войск, но текущая кровь изменила ему. Он увезен был с поля сражения, сдав Коновницыну предводительство над второю армиею. Коновницын послал просить Раевского, как старшего, принять начальство. Раевский отвечал, что ему невозможно отлучиться от своего места, пока не отобьёт вице-короля Италийского, и просил Коновницына действовать сообразно с обстоятельствами. Видя невозможность устоять против превосходства неприятельских сил, Коновницын отвел войска за Семёновский овраг, занял ближайшие высоты, взвёз на них батареи и удерживал французов. Тогда приехал на левое крыло наше Дохтуров, назначенный Кутузовым, заступить место Багратиона. Он одобрил сделанные Коновницыным распоряжения. Приметя отступление левого нашего крыла, Наполеон приказал Мюрату атаковать его конными дивизиями Нансути и Латур-Мобура и отрезать Дохтурова от русских войск, стоявших на старой Смоленской дороге. Громимая нашими батареями французская конница стройно продвигалась вперёд и потом понеслась во весь опор прямо на полки лейб-гвардии Измайловский и Литовский. Подпустив на ближайший выстрел, гвардейцы встретили её жестоким батальонным огнём и обратили назад. Явились конные французские гренадеры, ударили на Измайловцев и Литовцев и равномерно были отражены. Мюрат атаковал в третий раз, но тоже безуспешно. Во время сих атак Коновницын находился в каре Измайловского полка. Он писал потому Кутузову: «Не могу с довольною похвалою не отозваться Вашей Светлости о примерной неустрашимости, оказанной в сей день лейб-гвардии Литовским и Измайловским полками. Прибыв на левый фланг, непоколебимо выдерживали они наисильнейший огонь неприятельской артиллерии. Осыпаемые картечью ряды их, несмотря на потерю, пребыли в наилучшем устройстве, и все чины, от первого до последнего, явили своё рвение умереть прежде, нежели уступить неприятелю. Три большие кавалерийские атаки неприятельских кирасиров и конных гренадер на оба полка сии отражены были с невероятным успехом. Несмотря на то, что полки были совсем окружены, неприятель с крайним уроном прогнан огнём и штыками. Одним словом, полки Измайловский и Литовский покрыли себя в виду всей армии неоспоримою славою. Ставлю себе за счастье, что мне предоставлено было свидетельствовать о подвигах их перед Вашею Светлостью».
После троекратно отбитых атак, французы не возобновляли нападений, ограничиваясь убийственною канонадою. Коновницын был контужен ядром в левую руку и потом в поясницу. Ядро столь близко пролетело мимо него, что пополам разорвало мундир его. На другой день после Бородинского сражения Кутузов поручил ему начальство над 3-м пехотным корпусом вместо смертельно раненого Николая Алексеевича Тучкова.
1-го сентября Коновницын приглашен был Кутузовым на достопамятный военный совет в Филях, где должен был решиться вопрос: отдавать ли врагам Москву без боя или отважиться на битву в виду первопрестольной столицы? По окончании совещания, когда собирали голоса, Коновницын объявил себя защитником мнения требовавших битвы. Хотя последствия доказали мудрость Кутузова в безоборонном уступлении Москвы, Коновницын всегда гордился мнением, которое подал в Филях. Впоследствии, если заходила речь о двенадцатом годе, не раз говаривал Коновницын: «Я умру спокоен, потому что я не виноват в отдаче Наполеону Москвы!» Никакие убеждения, даже красноречие Кутузова, не могли убедить Коновницына в неосновательности его мнения. Сражение перед Москвой почитал он делом необходимым для достоинства Российской Империи, для чести нашего Отечества.