Rappelé en Prusse par le roi Frédéric II en 1740, il est nommé lieutenant dans un régiment nouvellement formé stationné à Potsdam, où il fait la connaissance de J. W. L. Gleim, qui l’intéresse à la poésie. Après s’être distingué à la bataille de Mollwitz (10 avril 1741) et au siège de Neisse (1741), il est promu capitaine en 1749 et major en 1756.
Cantonné pendant l’hiver 1757-1758 à Leipzig pendant la guerre de Sept Ans, il trouve un soulagement de ses tâches militaires difficiles dans la société de Gotthold Ephraim Lessing. Son régiment, les Grenadiers de Schenckendorff, fait les campagnes d’été. Peu de temps après, lors de la bataille de Kunersdorf, le 12 août 1759, il est mortellement blessé à l’avant-garde de l’attaque. Thomas Carlyle offre une description de sa mort, peut-être apocryphe : Kleist était attaché à la division de Finck à la droite prussienne. Il avait été touché plusieurs fois par des ricochets, et peut-être des balles de mousquet, peut-être même 12 fois. Il a continué à mener ses troupes en avant, prenant une troisième batterie, quand il a été gravement blessé aux deux bras. Son « colonel » (major Mark K. A. von Schwartz) est tombé; il mena son régiment en avant jusqu’à la quatrième batterie lorsqu’un coup de canon lui brisa la jambe ; une fois tombé, le capitaine Sylvius von Swolinsky prit le commandement du bataillon. Il est tombé de son cheval et a été porté à l’arrière. En temps voulu, un chirurgien lui a été amené, mais a été tué par balle. Un de ses amis a essayé de lui envoyer une voiture pour le mettre hors de danger, mais cela a pris tellement de temps qu’il a été coupé par l’avance russe. Le soir, les Cosaques le déshabillèrent et le jetèrent dans le marais le plus proche. Plus tard dans la nuit, des Hussards russes ont trouvé Kleist dans cette situation, l’ont emmené dans un endroit sec, ont mis le feu à une montre et lui ont donné du pain. Quand ils étaient partis, les Cosaques sont revenus et ont pris la couverture que les Russes lui avaient donnée. Finalement, une troupe de cavalerie russe passa; l’un de leurs capitaines le fit envoyer à Francfort dans une voiture. Sous les soins d’un professeur là-bas, il a été opéré et bien soigné, bien que la dixième nuit, l’os se soit effondré, ait coupé une artère et, à 2 heures du matin, le 24, il est décédé. Il a reçu les funérailles d’un soldat, son cercueil porté par 12 grenadiers russes, et assisté par quelques officiers; un officier d’état-major a posé sa propre épée sur la bière.
