一、从征噶尔丹
康熙二十九年（1690年），清廷面临来自准噶尔部首领噶尔丹的重大威胁。当时，噶尔丹势力扩张迅速，对清朝边境构成了严重挑战。面对这一局势，康熙皇帝决定亲自督军北伐，旨在一举平定噶尔丹的叛乱。
在这次军事行动中，佟国维被任命为参赞大将军裕亲王军务，负责协助指挥作战。他与兄长都统佟国纲共同率领左翼部队。军队行至乌兰布通地区时，遭遇了噶尔丹的主力部队。这场战斗异常激烈，佟国纲不幸阵亡。面对敌人的猛攻，佟国维临危不乱，采取了灵活的战略，他带领部队从山腰出击，绕到敌军背后发动攻击，迫使噶尔丹的部队溃败逃散。
然而，尽管取得了初步胜利，但因为未能彻底追击并消灭残敌，佟国维和他的部队受到了朝廷的批评。按照军法规定，这种未能尽全力歼灭敌军的行为应当受到严厉惩罚。最终，佟国维被剥夺了议政大臣的职务，并被降级四级留任，以此作为对其未完成任务的惩罚。
康熙三十五年（1696年），清廷再次组织大规模的军事行动，旨在彻底解决噶尔丹的问题。这次，佟国维再次跟随康熙皇帝出征，从独石口出发。在行军过程中，由于骆驼运输的延误，佟国维主动向皇帝请罪，康熙宽宏大量地原谅了他。这次战役中，清军成功击败了噶尔丹的部队，并迫使噶尔丹四处逃窜。
到了康熙三十六年（1697年），清军再度发起对噶尔丹的追击行动。在这次行动中，噶尔丹最终在逃亡途中死亡，标志着这场持续多年的军事冲突终于落下帷幕。战后论功行赏时，考虑到佟国维在多次战役中的出色表现，朝廷恢复了之前被降级的级别。
经过这些年的征战，佟国维已经年事已高。康熙四十三年（1704年），他以年老为由请求解除自己的官职，皇帝批准了他的请求。
二、拥立八阿哥
康熙四十七年（1708年），皇太子允礽因病被废黜并被幽禁，这一变故使得康熙皇帝十分焦虑，甚至因此生病。在这个关键时刻，佟国维向康熙皇帝进言，他认为皇帝处理事务英明果断，绝不会犯错。他建议康熙皇帝就皇太子一事迅速作出决定，无论结果如何，都应该尽快确定下来，以免影响皇帝的身体健康。
康熙皇帝随后命令众大臣推荐能够接替皇太子位置的皇子人选。众大臣中有人举荐了八阿哥允禩，这让康熙皇帝非常不满。不久之后，由于皇太子允礽的病情有所好转，康熙皇帝决定将其释放。