В 1870 г. Павел поступил в Гельсингфорское пехотное юнкерское училище, известное своими строгими порядками. Отец выбрал ему это учебное заведение в «наказание» за проступок (Павел неудачно заступился за брата, которого оскорбил директор гимназии). При этом отец так напутствовал сына: «Если ты сильный характером и умный, то и там (в училище. – Н. А.) не пропадешь. Выйдешь с честью, человеком и сделаешь карьеру».
Павел не обманул ожиданий отца. Он не только блестяще окончил училище в 1872 г., но и успешно продолжил обучение в Николаевской академии Генерального штаба (1879–1882), окончив ее по первому разряду. Боевую славу ему принесло участие в качестве командира Амурского отряда в подавлении Боксерского восстания в Китае 1900–1901 гг. В ходе этой кампании П. К. Ренненкампф был награжден двумя Георгиевскими крестами – 4-й и 3-й степени за «боевые подвиги против китайцев» и взятие важных стратегических центров Северной Маньчжурии – Цицикара и Гирина. Так, он стал единственным командиром, дважды за Китайский поход удостоенным этой высокой награды.
В Русско-японскую войну 1904–1905 гг. Ренненкампф отличился, командуя Забайкальской казачьей дивизией; был ранен в ногу, но смог вскоре вернуться в строй. За проявленные решительность и бесстрашие в боях с японцами он получил золотое оружие с надписью «За храбрость», орден Святого Станислава 1-й степени и чин генерал-лейтенанта. Боевые заслуги в Русско-японскую войну сделали имя Ренненкампфа весьма популярным. О нем много говорили и писали, а его портреты украшали не только страницы журналов и открытки, но даже встречались на брошках, спичечных коробках и обертках для мыла.
Несмотря на заслуги и известность, карьера П. К. Ренненкампфа складывалась непросто. Определенную роль в этом сыграли сложные отношения с непосредственным начальством и с некоторыми из подчиненных. К зависти и интригам со стороны ближайшего окружения, о которых пишет Вера Николаевна, добавлялись проблемы, возникавшие из-за нелегкого характера самого генерала. Однажды на маневрах дело даже дошло до дуэли с начальником штаба Ф. В. Сиверсом, весьма невзлюбившим Ренненкампфа.
Особой симпатии к нему не испытывал и военный министр А. Ф. Редигер, препятствовавший продвижению Павла Карловича по службе. Ему несколько раз удавалось отклонить предложения Николая II повысить П. К. Ренненкампфа в должности.