Отец Ив Пьер де Бугенвиль с сожалением узнал, что сын вступает в ряды Черных мушкетеров, но противиться не стал.
Через три года Луи Антуан становится помощником интенданта Пикардийского полка. В августе 1754 года он уже адъютант знаменитого генерала Шевера. Чуть позже он увлекся дипломатией, а поскольку у этого любезного дворянина, веселого и хорошо сложенного, покровителей, а особенно покровительниц хватает, Луи Антуан послан в Лондон с чрезвычайной миссией в ранге секретаря посольства, которым руководит герцог Мирпуа.
Эти разнообразные занятия все же не мешали ему помнить фразу своего бывшего учителя математики великого Даламбера: «Мир нуждается в трактате об интегральном исчислении, но среди нас нет никого, кто бы успешно справился с задачей».
Луи Антуану было всего двадцать три года, когда он не от самонадеянности, а просто из любопытства, будучи богато одаренным человеком, принялся в свободные часы писать «Трактат об интегральном исчислении», который сразу по публикации в 1754 году поразил математиков той эпохи своим совершенством. В двадцать шесть лет автор был представлен в Парижскую академию наук и избран членом ученого Королевского общества в Лондоне.
Закончив дипломатическую службу, Бугенвиль возвращается к военной карьере в чине капитана в драгунском полку Апшона и, поскольку война столкнула в Канаде англичан и французов, предпринимает первое большое морское путешествие в качестве пассажира на борту «Единорога», чтобы присоединиться к маркизу Монкальму.