Participación en las batallas de Tucumán y Salta

En la Batalla de Tucumán estuvo encargado de la infantería de reserva, siendo su actuación sumamente brillante y según el general Paz, "los que tuvieron los honores de la jornada fueron el teniente coronel Dorrego y el mayor Forest". En la Batalla de Salta con su Batallón de Cazadores constituyó la primera columna de ataque a la derecha, logrando arrollar a la izquierda enemiga, siendo este éxito una de las causas preponderantes de la derrota sufrida por las tropas realistas.
A pesar de sus virtudes militares, Dorrego poseía un espíritu turbulento y juntamente con el coronel Carlos Forest se pusieron en pugna con el general en jefe, lo que obligó a Belgrano a ordenar la separación de Dorrego del mando y la formación de una causa, razón por la cual debió regresar a Jujuy cuando el ejército estaba en marcha hacia Potosí. Eso impidió que estuviera en las desastrosas actuaciones de Vilcapugio y Ayohuma. El general Belgrano dijo después de la primera de ellas que si hubiera estado presente el teniente coronel Dorrego, no hubiera sido batido el ejército patriota.
Cuando el ejército se replegó hasta Jujuy, Manuel Dorrego se incorporó nuevamente a él. Quedó a cargo de las fuerzas de avanzada que se situaron en Guachipas para alimentar una guerra de guerrillas, y con 500 nuevos soldados organizó un regimiento llamado de "Partidarios". Al poco tiempo el general San Martín recibió el mando de aquel ejército y ordenó el repliegue de la fuerza hasta Tucumán. A fines de enero Dorrego sostuvo un combate en la Quebrada de Humahuaca contra el coronel Saturnino Castro.
A consecuencia de una discusión con San Martín, éste ordenó que fuese remitido a Santiago del Estero, a fines de febrero de 1814. Posteriormente regresó a Buenos Aires y se incorporó al ejército en operaciones en la Banda Oriental, que mandaba el general Alvear, el cual dio a Dorrego el mando de una de las divisiones. El 6 de octubre de 1814 batió completamente al caudillo Fernando Otorguez en Marmarajá, apoderándose de toda su artillería y tomando prisionero al propio caudillo con su familia. En cambio tuvo un traspié con el caudillo Rivera, quien lo derrotó en Salsipuedes en la jornada del 26 de diciembre del mismo año y en Arerunguá, el 10 de enero de 1815.