В 1869 году Драгомиров назначен начальником штаба Киевского военного округа, а в 1872 году зачислен в Свиту Его Императорского Величества. Именно тогда он знакомится с профессорами университета св. Владимира Антоновичем и Житецким. В 1873 году он был назначен командующим 14-й пехотной дивизией, дислоцированной в Кишинёве. Там у его сыновей в местной гимназии преподавал историю и русский язык Иван Левицкий, ставший впоследствии классиком украинской литературы Нечуем-Левицким.

26 апреля 1877 года М. И. Драгомиров со своей дивизией в составе войск 4-го корпуса выступил в поход из Кишинева для участия в войне с Турцией. 14-й дивизии было поручено первой преодолеть Дунай и она успешно справилась с поставленной боевой задачей при минимальных потерях. Драгомиров был награждён орденом Святого Георгия 3-й степени.

В конце апреля Драгомиров с дивизией двинулся к Тырново, а затем ведёт бои на Шипкинском перевале, где был тяжело ранен пулей навылет в колено. Хирург Николай Иванович Пирогов высказался за ампутацию ноги, однако этого удалось избежать. Рана заживала медленно, и нога не сгибалась. Впоследствии больную ногу генерала лечил киевский профессор Василий Парменович Образцов, воевавший под его командованием.

За отличие при обороне Шипки Михаил Драгомиров был произведён в генерал-лейтенанты и отправлен на лечение в Кишинев. Вплоть до конца войны он был назначен состоять при главнокомандующем действующей армией с отчислением от должности начальника 14-й пехотной дивизии и с оставлением в Генеральном штабе.

Весной 1878 года Михаил Иванович переехал в Петербург и был назначен начальником Николаевской академии Генерального штаба, а затем генерал-адъютантом с оставлением в должности начальника академии. В 1879 году Драгомиров издал «Учебник тактики», который на протяжении более двадцати лет служил основным пособием для обучения офицеров и неоднократно переиздавался. За одиннадцать лет своего руководства академией он выпустил сотни офицеров. Александр III высоко ценил своего наставника и поручил Драгомирову обучать и своего сына, будущего Николая II.

В 1888 году в семье Драгомировых случилась трагедия. Покончил с собой сын Иван.

По словам Ильи Репина, «он был влюблён в молодую девицу, и они выдумали исповедоваться в грехах друг перед другом. Он нашёл себя таким грешником, недостойным её, что убил себя».

По воспоминаниям одного из конотопских помещиков, 18-летний Иван Драгомиров влюбился в 16-летнюю соседку по имению Шурочку Домонтович, предложил ей руку и сердце, но она насмеялась над его чувствами, заявив, что он для неё слишком грешен, и оскорбленный юноша застрелился из отцовского оружия.

Знал бы несчастный Ванечка, что ему отказала будущая главная грешница XX века, альфа-самка русской революции, первая в истории женщина-министр и посол Александра Михайловна Коллонтай.

И. Репин, этюд к картине «Запорожцы», М. Драгомиров в роли И. Сирко

В 1889 году художественный критик Стасов привёл Драгомирова в мастерскую к Илье Репину. Тот уже много лет подряд работал над огромным полотном «Запорожцы пишут письмо турецкому султану» и долго не мог подобрать то лицо, с которого можно было бы писать атамана Ивана Сирко. И тут, как сказал бы генерал, «попадание в яблочко»!

Впоследствии Илья Ефимович напишет отдельно и портреты, и самого Драгомирова, и его дочери Софьи Лукомской. Её же изображали также Валентин Серов и Зинаида Серебрякова.

В 1888 году был упразднён Харьковский военный округ, а его территория была разделена между Московским и Киевским. Тогда же скончался командующий Киевским военным округом и генерал-губернатор Александр Романович Дрентельн.

Командовать реформированным КВО было поручено Драгомирову. Таким образом, ему подчинялись войска, размещённые не только в Киевской, Подольской и Волынской, как при Дрентельне, но и в Курской, Харьковской, Полтавской и Черниговской губерниях. Эти войска были объединены в IX, X, XI и XII армейские корпуса, к которым в 1898 году добавился вновь образованный XXI корпус. Посты генерал-губернатора и командующего округа были разделены до 1898 года, когда Драгомиров вновь соединил их в одном лице.

В 1891 году Драгомиров был произведён в генералы от инфантерии. Он активно участвовал в выработке уставов, положений и наставлений для русской армии. Практически ни один общеармейский вопрос не решался без деятельного участия Драгомирова, ни один устав не проходил без его цензуры. Драгомиров по праву был признан «учителем и воспитателем русского солдата и офицера».

О деятельности Драгомирова, помимо военной, в Киеве разные исследователи пишут разное.

Современные украинские историки изображают его чуть ли не украинским националистом. Но если бы это было так, то ни о какой выдающейся карьере генерала мы бы не слыхивали.

Да, он любил фольклор и о своей идентификации говорил так: «На всякий чих не наотвечаешься, родился я в сердце Малороссии – черниговском Конотопе, потому не может вдруг из меня получиться какой-то там тамбовец, могилевец или калужанин, и, конечно, не бердичевец – каждому свое».

Драматург и режиссер Марко Кропивницкий писал, что, невзирая на многочисленные ходатайства, снять запрет показывать украинские спектакли в городах Правобережья он так и не смог и «…только со вступлением в генерал-губернаторствоМ. Драгомирова для нас открылись сцены малорусских губерний».

И дружил генерал-губернатор с историком Владимиром Антоновичем. В 1899 г. Драгомиров активно способствовал подготовке и проведению XI всероссийского археологического съезда в Киеве. На его торжественном открытии генерал выступил с приветственной речью, в которой, в частности, сказал:

«Процветание нашей Отчизны находится в прямой зависимости от развития в ней интенсивной научной деятельности. Развитию народного самопознания среди других наук более всего способствует изучение отечественной истории, старого быта наших предков, истории их культуры и письменности…».

В 1901 г. Николай II удостоил его орденом св. Андрея Первозванного. В возрасте 73 лет Михаил Иванович вышел в отставку с зачислением в члены Государственного совета, но отбыл не в столицу, а в Конотоп, где и скончался 28 октября 1905 года.