Затем вся его боевая деятельность была связана с Кавказом. С назначением барона Розена в 1831 году командиром Отдельного Кавказского корпуса (ОКК), Врангель отправился с ним на Кавказ, где участвовал в экспедициях в Чечню и Дагестан против Кази-Муллы. Как особенно отличившийся при штурме селения Гимры, штабс-капитан Врангель был отправлен с донесением к императору Николаю I и 27 июля 1833 года был награждён им золотой шпагой с надписью "За храбрость[2]. В 1837 году произведён в полковники и назначен командиром Ширванского пехотного полка, с которым в 1839 году вошёл в состав Самурского отряда и выказал блестящую храбрость во время действий отряда в южном Дагестане. Был послан в северный Дагестан на помощь Чеченскому отряду генерала П. Х. Граббе, осаждавшему Ахульго. Преодолев на пути большие трудности, Врангель присоединился к Граббе и участвовал в штурме Ахульго, во время которого во главе одной из штурмующих колонн был ранен пулей в грудь навылет.
В 1840 году Врангель был назначен командующим 1-й бригадой 19-й пехотной дивизии, с которой вошёл в состав отряда генерала А. В. Галафеева, и в течение всего 1840 года участвовал в беспрерывных поисках и делах против горцев (в том числе, в бою у Валери́ка). Затем, до 1853 года, деятельность его была преимущественно административная — ему пришлось управлять различными областями Кавказа:
в 1842 году был назначен состоять для особых поручений при командующем ОКК,
3 декабря 1842 года награждён орденом Святого Георгия 4-й степени (за 25 лет службы в офицерских чинах), 21 апреля 1847 года произведён в генерал-майоры.
6 декабря 1854 года Врангель был произведён в генерал-лейтенанты и назначен начальником 2-й гвардейской пехотной дивизией. 30 августа 1857 года был пожалован в генерал-адъютанты и назначен кутаисским военным губернатором, но не вступил в должность. С 1858 года — начальник 21-й пехотной дивизии, командующий войсками и управляющий гражданской частью в Прикаспийском крае. В 1859 году, командуя Дагестанским отрядом, участвовал в наступлении князя А. И. Барятинского в долину Андийского Койсу — против Шамиля. 17—18 июля совершил замечательнейшую переправу через Андийское Койсу у аула Согратль. Энергично и неустанно преследуя Шамиля, отряд под командованием Врангеля вытеснил его из Аваристана и заставил укрыться в Гунибе. Вся операция, кончившаяся штурмом аула и пленением Шамиля, всецело принадлежала Врангелю и его славному отряду, за что 10 августа 1859 года генерал-лейтенант А. Е. Врангель был награждён орденом Святого Георгия 3-й степени.
Последние годы
В 1860 году Врангель был назначен командующим 5-м армейским корпусом, а в 1862 году — членом Военного совета и инспектором войск.