В 1876 г. Нестор Карлович внезапно, якобы по состоянию здоровья, вышел в отставку. В 1877 г. он сдал экзамены в Петербургское пехотное училище и в чине штабс-капитана поступил в пехотный Костромской полк, откуда вскоре в должности командира роты был направлен в действующую армию, где участвовал в сражениях под Ташкиссеном, Дальними Комарцами и переходе через Балканы. По окончании войны оставлен в Болгарии в качестве начальника округов Демотичского и Бургасского, а затем полицмейстера г. Бургаса.