Отныне барон думал только о военной карьере. В октябре 1906 года он поступил в Павловское военное училище, которое окончил в 1908 году, но только по 2-му разряду. И здесь барон показал себя недисциплинированным и мало прилежным юнкером.
В первый раз в Монголии
7 июня 1908 года барон был выпущен по окончании училища в 1-й Аргунский полк Забайкальского казачьего войска с присвоением звания «хорунжий». С его итоговыми оценками не приходилось рассчитывать на выпуск в какой-нибудь гвардейский полк, куда обычно выпускали элитных «павлонов». Очевидно, он хотел служить поближе к местам, знакомым ему по японскому походу, а переход в кавалерию, скорее всего, позволял удовлетворить давнюю его страсть к верховой езде.
1-й Аргунский полк стоял на железнодорожной станции Даурия между Читой и границей Китая. Здесь Унгерн быстро превратился в отличного наездника.
Барон служил младшим офицером 2-й сотни и вместе с ней в сентябре 1910 года был командирован на станцию Соболино «для содействия гражданским властям» (очевидно, в подавлении беспорядков), причем командировка продлилась до декабря. Кроме того, в период с 5 июня по 6 октября Унгерн трижды участвовал в карательных экспедициях в Якутской области, где подавлял беспорядки среди местного населения.
28 февраля Унгерн был переведен в Амурский казачий графа Муравьева-Амурского полк, куда прибыл только в июне. Здесь барон временно возглавлял пулеметную команду, а потом команду разведчиков 1-й сотни.
По утверждению Н. Н. Князева, переход Унгерна в Амурский полк был вызван ссорой с сотником М., «со взаимными оскорблениями и обнажением оружия. Сотник нанес Унгерну очень неприятную рану шашкой в голову, но от дуэли отказался. Эта несчастная рана, по собственному признанию Романа Федоровича, давала чувствовать себя до конца его дней, потому что порой вызывала нестерпимые головные боли, возможно, что она вообще отразилась на состоянии его душевного равновесия.
В первый день Св. Пасхи 1911 г. (на самом деле, согласно послужному списку, все это происходило в 1910 году. Б.С.) барон выехал из Забайкалья к месту новой службы, в Амурскую область. Весь путь (около 900 верст) он проделал верхом, в сопровождении одной лишь собаки, следуя по кратчайшему направлению через Большой Хинган, охотничьими тропами. Проводника-орочона пришлось отпустить с первой четверти пути у того пала лошадь. В своем инстинкте разведчика Унгерн умышленно выбирал самое безлюдное направление, и потому добывал себе пропитание исключительно охотой».
По другой версии, машрут этой знаменитой поездки был несколько другим, и предпринял ее Унгерн на пари с товарищами по полку. Условия пари якобы были следующими: имея при себе винтовку с патронами, без какого-либо запаса провизии, барон должен был на одной лошади, без проводников, проехать по тайге более 400 вёрст от Даурии до Благовещенска, где стоял Амурский полк, а на последнем этапе переплыть на коне реку Зею. Этот маршрут Унгерн, тайги прежде не знавший, преодолел будто бы точно в срок и пари выиграл.
Судя по всему, командованию 1-го Аргунского полка удалось замять инцидент. Во всяком случае, никаких взысканий на Унгерна наложено не было. И аттестации барона за 1911 и 1912 годы были вполне благоприятными. Командир 1-й сотни подъесаул Кузнецов в 1911 году писал: «Службу знает и относится к ней добросовестно. К подчиненным нижним чинам требователен, но справедлив. Здоровьем крепок. Ездит хорошо, в седле очень вынослив. Умственно развит хорошо. Интересуется военным делом. Благодаря знанию иностранных языков, знаком с иностранной литературой. Толково и дельно ведет занятия с разведчиками. Прекрасный товарищ. Открытый, прямой, с отличными нравственными качествами, он пользуется симпатиями товарищей». Общий вывод сводился к тому, что Унгерн «вполне годен к строевой службе и заслуживает выдвижения». Аттестационная комиссия согласилась, что барон годен к строевой, но сочла, что к командованию сотней он еще не подготовлен. Принципиально не отличалась от нее и характеристика следующего года. Только Кузнецов теперь уже был есаулом. Дополнительно было отмечено, что Унгерн особо интересуется кавалерийским делом, а также «в большой степени увлекается и склонен к походной жизни». Отмечен был и интерес барона не только к военной, но и к общей литературе. Нравственный облик Унгерна, судя по этой аттестации, вообще был англоподобен: «В нравственном отношении безупречен, между товарищами пользуется любовью. Обладает мягким характером и доброй душой. Общее заключение: хороший». Учитывая последующие события, данный пассаж воспринимается как образец черного юмора. Аттестационная комиссия, правда, несколько понизила общую оценку до «удовлетворительный». Обе аттестации утвердил командир Амурского полка полковник Раддац.
Вскоре после аттестации, в сентябре 1912 года, Унгерн был назначен младшим офицером 3-й сотни, а 30 октября его произвели в сотники, что соответствовало армейскому чину поручика.
Служба в Амурском полку, стоявшем в Благовещенске, была небогата событиями. В августе 1911 года Унгерну пришлось обучать военному делу прибывших из Европейской России крестьян-переселенцев, а в конце мая 1912 года его командировали на месяц для проведения военно-конской и повозочной переписи.
Казалось, служба и карьера Унгерна наладились, но тот грянул гром. 4 июля 1913 года Унгерн вдруг подал Всеподданнейшее прошение об увольнении в запас, поскольку «расстроенные домашние обстоятельства лишают меня возможности продолжать военную Вашего императорского Величества службу».
13 декабря 1913 года сотник Роман Федорович Унгерн-Штернберг Высочайшим приказом был уволен в запас без награждения следующим чином и правом ношения мундира, так как не успел выслужить необходимого для этих наград срока.
К моменту отставки Унгерн имел годовое жалованье в 804 рубля. В год ему также выплачивалось 284 рубля квартирных, 108 рублей приамурских суточных, 180 рублей добавочных денег к жалованью, а также фуражные деньги на одну строевую лошадь по утвержденным ценам. Холостому офицеру этих средств вполне хватало для безбедной жизни.
Что же произошло? Князев утверждает: «Но вот новые места Амурская область изучены, яркость впечатлений поблекла, и Романа Федоровича снова потянуло назад к забайкальцам. Влекла его туда возможность перейти на постоянное жительство в безбрежные просторы Монголии, куда переведен был один из полков Забайкальского казачьего войска, в связи с отделением этой страны от Китая. Перевод не состоялся, потому что командир Амурского полка не согласился отпустить барона из своей части. На такую меру Роман Федорович ответил рапортом об увольнении в запас: казалось, никакие внешние препятствия не могли побороть его настойчивых устремлений в монгольские степи.
Летом 1913 года Унгерн появился в Кобдо, где расположен был в то время дивизион 2-го Верхнеудинского полка. Он приютился в сотне есаула Комаровского, у которого состоял младшим офицером друг барона, Б. П. Резухин. Роман Федорович занял должность нештатного офицера сотни.
За время, протекшее с конца 1913 г. до августа 1914 г., Роман Федорович посетил все значительные пункты Халхи. Побывал, вне сомнения, во многих буддийских монастырях; сделал интересовавшие его знакомства с некоторыми представителями аристократии и духовенства, а главное до краев наполнился теми настроениями, которые дают волнистые дали Монголии, ее причудливые храмы и стада многочисленных дзеренов, спокойно пасущихся на зеленых коврах необъятных падей, и люди ее, как бы ожидающие могучего толчка, чтобы пробудиться от векового сна, и даже, может быть, дымки над юртами и монотонное, медлительное скрипение повозок какой-то монгольской семьи, перекочевывающей в беспредельность. К тому же периоду острого ознакомления с Монголией относится, вероятно, и следующий шаг, совершенный Романом Федоровичем по пути освоения этой страны, а именно восприятие религии Монголии, ее ламаизма.