Johnstonas buvo entuziastingas dėl Meksikos-Amerikos karo pradžios. Jis tarnavo generolo leitenanto Winfieldo Scoto štabo
Verakruzo apgulė, kai Scottas pasirinko jį pareigūnui, kuris iš anksto pernešdavo reikalavimą pasiduoti provincijos gubernatoriui. Jis buvo Briuginos generolio David E. Twiggso vadovaujamo judėjimo viduje avangardoje ir buvo sunkiai sužeistas prieš Cerro Gordo mūšį vykdant žvalgybą. Jis buvo paskirtas leitenantu pulkininku už savo veiksmus Cerro Gordo. Gydydamasis lauko ligoninėje, jis vėl prisijungė prie armijos Puebloje. Per puolimą į Meksiką jis buvo "U.S. Regiment of Voltigeurs" vadas, kuris buvo sudarytas iš lengvos pėstininkų. Jis išsiskyrė Contreras ir Churubusco mūšiuose, buvo dar kartą sužeistas Chapultepeco mūšyje ir per pastaruosius du mūšius buvo paaukštintas į dvi aukštesnes pareigas, užbaigdamas karą kaip savanorių pulkininkas. (Po karinių veiksmų pabaigos jis grįžo į savo taikos laikų kapitono laipsnį topografiniuose inžinieriuose.) Winfieldas Scottas juokingai pastebėjo, kad "Johnstonas yra puikus kareivis, bet jis turėjo nelaimingą sugebėjimą būti nušautas beveik kiekvienoje kovose". Didžiausia Džonsono kančia per karą buvo jo sūnėno Prestono Džonsono mirtis. Kai Robertas E. Lee informavo Johnstoną, kad Prestonas buvo nužudytas Meksikos artilerijos granato Contreras, abu pareigūnai verkė, o Johnstonas liūdėjo visą likusį savo gyvenimą.