Stevenson werd overgeplaatst naar Texas en diende tot de Mexicaans-Amerikaanse Oorlog. Hij vocht met onderscheid in de veldslagen van
Palo Alto en Resaca de la Palma, en nam deel aan verschillende andere gevechten voordat hij terugkeerde naar de Verenigde Staten op posten in Mississippi, Indian Territory en Texas. Hij hielp bij het verkennen van delen van de voorgestelde zuidelijke route voor de Pacifische spoorweg, vaak in schermutselingen met Apache-indianen.