Когда началась русско-турецкая война 1877-1878 годов, он посчитал своим долгом отправиться на театр военных действий и лично принять участие в освобождении братьев-славян от османского ига. После окончания седьмого класса пансиона граф, без ведома родителей, пошел добровольцем на войну, вызвавшую необыкновенное воодушевление всего российского общества. Он записался вольноопределяющимся в 1-й Лейб-Драгунский Московский Его Императорского Величества Александра ІІ полк, в составе которого и отправился сражаться на Балканы.
На войне юный вольноопределяющийся сразу же проявил необыкновенную храбрость, которая не осталась незамеченной. За кровопролитное сражение под Шейновым и занятие станции Семенли Тернова он был награжден солдатскими Георгиями 3-й и 4-й степени, участвовал в лихом взятии лейб-драгунами города Германли. При этом, что случалось весьма редко и считалось особой честью, Келлер получил обе свои награды непосредственно из рук командующего – Великого князя Николая Николаевича-cтаршего.

О том насколько волновало Келлера положение простого солдата, и возмущала несправедливость по отношению к нему, лучше всего свидетельствуют следующие слова Федора Артуровича: «Распоряжение по таким-то улицам нижним чинам не ходить, мне приходилось читать еще не так давно в приказах по гарнизону. Объяснялись такие распоряжения тем, что солдаты стесняют публику, держать себя на гуляниях не умеют, также как не умеют ходить по людным улицам и показываются иногда очень грязно одетыми. Пора, казалось бы, переменить взгляд на солдата, пора смотреть на него как на взрослого, полноправного человека, отвечающего за свои поступки и за свое поведение и пора воспитывать его в этом направлении, выказывая ему полное доверие, но в то же время безустанно и строго требуя от него трезвого поведения, сохранения воинского достоинства и умения держать себя на улицах и в людных местах…»

Необходимо сказать, что Генерал граф Келлер был суровым, иногда слишком суровым начальником и командиром, но в то же время беспредельно внимательным и сердечным отцом своих подчиненных. Не было, казалось, предела строгости Генерала графа Келлера, но в то же время не было границ его заботливости в отношении вверенных ему войск. Никто так сильно не преследовал малейшие упущения по службе, но никто не умел так просто, искренно и доброжелательно подойти к солдатской среде, понять ее нужды и желания, как то всегда удавалось графу.
Подчиненные боялись, но были преданы ему, любили и преклонялись перед могучей личностью, железной волей и неутомимой энергией своего Начальника. Войска трепетали, но обожали, беззаветно верили своему командиру и так же беззаветно вверяли ему свою жизнь.
     
Генерал граф Келлер обладал присущей только выдающимся военачальникам способностью наэлектризовывать войска, воодушевлять и увлекать массу на самые отчаянные и опасные предприятия, на блестящие подвиги и на тяжелые жертвы . . .

Следует отметить, что войска любили графа не только за выдающуюся личную храбрость. Как бы ни была трудна боевая обстановка, он делал все возможное для облегчения положения простого солдат. Например, бывший командир 10-го гусарского Ингерманландского полка полковник Василий Чеславский вспоминал, какие меры начальник дивизии предпринимал для борьбы со вспыхнувшей эпидемией холеры: «Сам граф Келлер два раза в сутки обходил всех больных, следя, чтобы у каждого больного были у ног бутылки с горячей водой и чтобы растирали тех, у кого сильная рвота и корчи. Отдавая должное графу, он совершенно игнорировал опасность заразиться – подходил к тяжело больным и сам растирал им руки, пробовал, горяча ли вода в бутылках, разговаривал, утешал больных, что холера у них в легкой форме…Это сильно ободряло больных солдат морально.