Stevens fue ayudante del Cuerpo de Ingenieros durante la Guerra México-Estados Unidos, viendo acción en el sitio de Vera Cruz y en Cerro Gordo, Contreras, y
Es Churubusco. En la última pelea, llamó la atención de sus superiores, quienes lo recompensaron con el rango de capitán. Fue nuevamente citado y brevetado por su valentía en la Batalla de Chapultepec, esta vez con el rango de mayor. Stevens participó en el combate en Molino del Rey, y la Batalla de la Ciudad de México, donde fue gravemente herido. Más tarde escribió un libro sobre sus aventuras, "Campañas del Río Grande y México, con Noticias del Trabajo Reciente del Mayor Ripley" (Nueva York, 1851).