Здесь, под деревней Ляньдясань состоялось его "боевое крещение". На деревню наступала бригада Гвардейской дивизии генерала Хасегавы, и оборонявшие эти позиции стрелки 3-го Сибирского корпуса были атакованы превосходящими силами японцев. Русским позициям угрожал прорыв, но, благодаря своевременным донесениям, Командующий Русскими войсками генерал-адъютант А.Н. Куропаткин приказал срочно направить на поддержку сибирякам 35-ю Пехотную дивизию из состава 17-го Корпуса. В двухдневных боях 12, 14 августа наступление японской Гвардии было остановлено[12]. Приказом по Маньчжурской армии от 18 сентября за участие в боях под Ляояном Дитерихс был награжден орденом Св. Анны 3-й ст. с мечами и бантом[13].

В сражении на реке Шахэ части 17-го Корпуса в составе Западного отряда двумя колоннами наступали на японские позиции. С 21 сентября по 6 октября капитан Дитерихс постоянно выезжал для связи с соседними частями 10-го Армейского и 6-го Сибирского корпусов[14]. Наступление русской армии завершилось неудачей, и части 17-го Корпуса, не выдержав фронтального контрудара японцев, отступили. Приказом Главнокомандующего всеми сухопутными и морскими вооруженными силами, действующими против Японии, от 2 февраля 1905 г. Дитерихс был награжден орденом Св. Владимира 4-й степени с мечами и бантом[15].

Участвовал капитан Дитерихс и в последнем сражении Маньчжурской кампании – битве под Мукденом. С 16 по 25 февраля 1905 г. 17-й Корпус занимал центр русских позиций. Именно ему пришлось принимать на себя ожесточенные атаки японской пехоты. Под огнем артиллерии противника полки 17-го Корпуса были вынуждены отступить к северу от Мукдена. За участие в этих боях Дитерихс был награжден орденом Св. Станислава 2-й степени с мечами.

Во время войны с Японией Дитерихс зарекомендовал себя исполнительным и инициативным штабным офицером. Оказавшись вр.и.о. на должности начальника штаба 17-го Армейского корпуса в ответственный период отхода от Мукдена, не поддаваясь панике и хаосу, он смог организовать планомерный отход с позиций отступающих частей[16].

Русско-японская война завершилась для Михаила Константиновича производством в подполковники, должностью штаб-офицера для особых поручений при штабе корпуса (приказ Главнокомандующего всеми сухопутными и морскими вооруженными силами, действующими против Японии, от 7 июля 1905 г.) и награждением "за разновременные отличия" орденом Св. Анны 2-й степени с мечами[17]. Злые языки говорили, что в Маньчжурскую кампанию слишком часто раздавались награды и, тем самым, снижалось их достоинство. Но вряд ли кто-либо рискнет утверждать, что подполковник Дитерихс получил свои ордена незаслуженно.

Участие в русско-японской войне заменило собой незавершенный срок цензового командования эскадроном[18]. Следует отметить, что в биографии Дитерихса периода 1904-1905 гг. не было ярких, запоминающихся боевых эпизодов, участия в героических атаках и прочих строевых подвигов, каковые отличали, например, таких участников русско-японской войны, как генерал Марков или генерал Кутепов. Среди его многочисленных наград нет ордена Св. Георгия Победоносца. Но это ни в коей мере нельзя считать недостатком. Будущего генерал-лейтенанта отличала способность глубоко анализировать, сопоставлять данные и твердо, без излишнего педантизма, исполнять принятые решения. Его стиль штабной работы отличали отсутствие излишней эмоциональности, внутренняя дисциплина, уверенность в себе. Опыт штабной и строевой работы нашел отражение в книге "Несколько страниц из боевой деятельности 52-го Драгунского Нежинского (ныне 18-го Гусарского) полка в кампанию 1904-1905 гг.", изданной в уездном Ельце в 1908 г.

Во время войны произошло еще одно крупное событие в его жизни. Дитерихс был удостоен Высокой Чести стать Воспреемником от купели долгожданного Наследника Российского престола Алексея Николаевича Романова. Бывшему пажу такая награда казалась сопряженной с неким Божественным Провидением, ведь он становился фактически "крестником" Цесаревича, человеком, ответственным за его судьбу. Это означало акт особого значения – стать, может быть, одним из самых близких к Царской Семье людей. Ведь теперь между ними возникла некая неуловимая Божественная связь… Можно ли было подумать тогда, что пройдет чуть больше 15 лет и Дитерихсу придется руководить расследованием Мученической Кончины Цесаревича?

После окончания войны Дитерихс снова возвратился к службе в Московском Военном Округе, выполняя поручения, подобные этому: "согласно предписания штаба Округа от 7 августа 1906 г., командировать в г. Калугу для наблюдения за производством конской переписи". В ноябре 1906 г. он получил назначение на должность штаб-офицера для особых поручений при штабе 7-го Армейского корпуса, дислоцированного в Одесском военном округе. Дитерихс проводил ревизии, инспекции по хозяйственной части в кавалерийских частях. В феврале 1909 г. Дитерихса перевели на должность штаб-офицера для особых поручений при штабе Киевского военного округа. Большая часть времени проходит теперь непосредственно в штабе Округа. Пограничный Киевский округ стал основой для развертывания Юго-Западного фронта, и служба в нем требовала постоянной готовности к ожидаемой войне с Германией и Австро-Венгрией. Особо отмечен был Дитерихс в приказе по штабу Округа за "отличное руководство занятиями на стрелковых курсах в г. Межибужье". А 6 декабря 1909 г. "за отличия по службе" он был произведен в полковники. В апреле 1910 г. Дитерихс принял должность старшего адъютанта штаба Округа[19]. Венцом его предвоенной карьеры стало занятие должности Начальника отделения в Мобилизационном отделе Главного управления Генерального штаба 30 июня 1913 года. В этой должности он и встретил Великую Мировую войну.

С началом боевых действий Дитерихс вернулся в Киевский военный округ, став начальником Оперативного отделения штаба Юго-Западного фронта. Приказом по армиям Юго-Западного фронта от 18 августа 1914 г. Михаил Константинович получил назначение на должность штаб-офицера для поручений при Управлении генерал-квартирмейстера. В генерал-квартирмейстерском Управлении сосредотачивались все нити военного управления – от оперативного руководства, разведки до подготовки топографических карт. Юго-Западный фронт под командованием генерал-адъютанта Н.И. Иванова должен был наносить главный удар на Карпаты и затем на Венгерскую равнину. От успеха его операций зависел, во многом, успех всей войны.

В осенние месяцы 1914 г. Дитерихсу приходилось контролировать практически все направления штабной работы. Уже в сентябре 1914 г. он – вр.и.о. генерал-квартирмейстера штаба фронта[20]. С 28 октября по 12 ноября, в решающий момент Галицийской битвы, полковник Дитерихс стал и.о. начальника штаба 3-й Армии. Он блестяще справился с возложенными на него обязанностями, заслужив похвалу со стороны ген. Иванова в приказе от 17 ноября 1914 г.[21]

Заслуги Михаила Константиновича не остались незамеченными и начальником штаба Юго-Западного фронта генерал-адъютантом М.В. Алексеевым. Он помнил своего ученика, верил в его талант. 3 сентября 1914 г. М.В. Алексеев направил в Ставку телеграмму: "Начальство 3-й Армии усердно ходатайствует… командировать на должность генерал-квартирмейстера полковника Дитерихса. Прошу убедительно исполнить это во имя пользы службы, более подготовленного офицера найти нельзя, работа предстоит серьезная".