În timpul războiului ruso-japonez din 1904-1905, Bilderling a comandat Corpul 17 al Armatei Europene din mai 1904, însoțindu-l în Manciuria în vara aceluiași an. A fost comandantul flancului estic în bătălia de la Liaoyang şi al flancului vestic în bătălia de la Shaho.
- Da, domnule. După bătălia de la Sandepu, Bilderling l-a înlocuit pe Alexander Kaulbars ca comandant al celei de-a treia armate manciuriene. Cu toate acestea, după bătălia de la Mukden, a fost eliberat de la comanda sa din mai-septembrie 1905 și a fost înlocuit ca comandant al Armatei a treia manciuriană de generalul Mihail Batyanov. Mai târziu, generalul Aleksey Kuropatkin l-a acuzat amar de înfrângere. A fost membru al Consiliului de Război între anii 1905-1912.