Kurmay Yüzbaşı Mustafa Kemal, ilk olarak stajını yapmak üzere merkezi Şam'da bulunan, 5'inci Orduya atanmıştır. Bu dönemde, ülkenin genelinde olduğu gibi Suriye'de de karışıklıklar vardı. Bazı Arap aşiretlerinin devlet otoritesini tanımaması, dirlik ve düzeni bozmuştu. Mustafa Kemal, küçük rütbeli bir subay olduğu hâlde kendisini herkese saydırmış, almış olduğu görevleri üstün başarıyla yerine getirmiş, komutanlarının sevgisini kazanmıştır.
Mustafa Kemal burada, ülke sorunlarını yakından görmüş ve çözüm arayışlarına yönelmiştir. Bu amaçla "Vatan ve Hürriyet" adlı bir dernek kurarak hürriyet mücadelesine girmiştir. Bu amaçla birtakım gezilere çıkarak derneğin şubelerini açmıştır. Fakat bulunduğu ortam, yapmak istedikleri açısından elverişli olmadığı için bu faaliyetlerde istediği neticeyi elde edememiştir.
Mustafa Kemal, 13 Ekim 1907'de Şam'dan, merkezi Manastır'da bulunan 3'üncü Ordu Karargâhına atanmıştır. 3'üncü Ordu Karargâhındaki görevinin yanı sıra, Şark Demiryolu Müfettişliği görevini de yürütmüştür. 13 Ocak 1909'da Mustafa Kemal, 3'üncü Ordu Selanik 2'nci Redif Tümeni Kurmay Başkanlığına getirilmiştir. 31 Mart Vakası olarak tarihe geçen isyanın çıkışı üzerine 15/16 Nisan 1909'da Hareket Ordusu ile beraber bu ordunun kurmay başkanı olarak Selanik'ten İstanbul'a gelmiştir. İstanbul'daki görevini tamamladıktan sonra Mayıs 1909'da tekrar Selanik'e dönmüştür. Mustafa Kemal, kolağası rütbesiyle Makedonya'da Vardar Irmağı havzasında, Mareşal von der Goltz'un izlediği askerî tatbikata katılmış, bu tatbikatta kendi hazırlamış olduğu plan uygulanmış ve bu plan Mareşal'in takdirini kazanmıştır.
Mustafa Kemal, 30 Ağustos 1909'da Cumalı Karargâhındaki askerî manevralarda yer almıştır. 5 Kasım 1909'da, Selanik 2'nci Redif Tümeni Kurmay Başkanlığından tekrar 3'üncü Ordu Karargâhına ataması yapılmıştır. Mayıs 1910'da, Arnavutluk'ta çıkan isyanı bastırmak üzere düzenlenen harekâtta, Harbiye Nazırı Mahmut Şevket Paşa'nın yanında görev almıştır. 6 Eylül 1910'da Mustafa Kemal'in, 3'üncü Ordu Subay Talimgâhı Komutanlığına ataması yapılmıştır. Mustafa Kemal bu görevde iken orduyu temsilen aralarında Fethi Bey'in de bulunduğu bir kurul ile birlikte Fransa'daki Picardie manevralarına katılmıştır.
İyi bir subay ve komutan olmak için sürekli çalışan Mustafa Kemal, kendisini sadece mesleğine adamıştır. Üzerine aldığı görevleri büyük bir başarı ile yerine getirmiş ve bu dönemde askerlikle ilgili kitaplar da yayımlamıştır. Kasım 1910'da 3'üncü Ordu Talimgâhı Komutanlığından tekrar 3'üncü Ordu Karargâhına ataması yapılan Mustafa Kemal, daha sonra Selanik'te bulunan 38'inci Piyade Alayında görev yapmıştır. Eylül 1911'de 38'inci Piyade Alayı Kumandanlığındaki görevinden sonra İstanbul'daki Genelkurmay 1'inci Şubeye ataması yapılmıştır.
1911'de İtalya'nın güçlü bir donanma ile Trablusgarp kıyılarına yaptığı askerî çıkarma üzerine Trablusgarp Savaşı başlamıştır. Mısır'ın İngilizlerin kontrolünde olmasından dolayı Trablusgarp ile doğrudan kara bağlantısı bulunmayan Osmanlı Devleti'nin buraya asker göndermesi konusunda ciddi sıkıntılar yaşanmıştır. Fakat, başta Mustafa Kemal olmak üzere, az sayıdaki idealist subay büyük fedakârlıklara katlanarak gizlice Trablusgarp'a gitmiş; oradaki yerli halkı teşkilatlandırarak İtalyanlara karşı mücadeleye başlamıştır. Mustafa Kemal burada, 27 Kasım 1911'de binbaşı rütbesine yükselmiştir. 19 Aralık 1911'de, Tobruk Bölgesi Komutanlığı görevini yürüten Ethem Paşa'nın yerine bu göreve getirilmiştir. Mustafa Kemal komutasındaki yerel kuvvetler, Tobruk bölgesindeki İtalyanlara baskın şeklinde taarruzlar düzenleyerek ağır zayiat verdirmiştir. 30 Aralık 1911'de Mustafa Kemal, Derne'ye gelmiş ve Derne Doğu Kolu Komutanlığını üzerine almıştır. Tobruk'ta olduğu gibi, burada da Mustafa Kemal komutasındaki yerel kuvvetler, baskın şeklinde taarruzlar düzenleyerek önemli başarılar elde etmiştir. Mart 1912'de Binbaşı Mustafa Kemal'in Derne Komutanlığına ataması yapılmıştır.
Trablusgarp'a ulaşım imkanlarının yetersiz oluşundan dolayı; gerekli yardımlar kolay kolay ve zamanında yetişemiyordu. Fakat bu savaşta Mustafa Kemal, kısıtlı imkanlara sahip birliklerle burada çok başarılı muharebeler gerçekleştirmiştir. İtalyanları üst üste yenilgiye uğratarak içlere doğru ilerlemelerini engellemiştir. Mustafa Kemal'in Derne ve Tobruk'taki askerî başarıları onun hem askerlik hem de teşkilatçılık yönünden önemli tecrübeler kazanmasını sağlamıştır. 24 Ekim 1912'de Mustafa Kemal'in, Derne'den ayrılması üzerine burada kurmuş olduğu cephe çökmüş, birlikler dağılmıştır.
Balkan Savaşı nedeniyle İstanbul'a gelen Mustafa Kemal, Çanakkale Boğazı'nı savunmakla görevli birliklerden biri olan Kuva-i Mürettebe Komutanlığına atanmıştır. Burada askerî açıdan herhangi bir çarpışma meydana gelmemiştir. Mustafa Kemal, bu görevi esnasında, Çanakkale Boğazı'nı askerî açıdan ayrıntılı olarak inceleme fırsatı bulmuştur. Birinci Dünya Savaşı sırasında Çanakkale Muharebeleri'nde göstermiş olduğu büyük başarıların bir sebebi de bu bölgede kazanmış olduğu bilgi ve tecrübedir.
Birinci ve İkinci Balkan Savaşları'nın sona ermesiyle 27 Ekim 1913'de Mustafa Kemal, Bulgaristan'ın başkenti Sofya'ya askerî ataşe olarak atanmıştır. Mustafa Kemal görevinden arta kalan zamanlarda bu ülkenin sosyal, ekonomik ve kültürel hayatını incelemiştir. Bulgaristan'ın Balkan Savaşı'nda yüzlerce yıl egemenliği altında kalmış olduğu, Osmanlı Devleti'nin başkentini ele geçirmeye teşebbüs edecek kadar güçlenme nedenleri üzerinde durmuştur. Bu incelemeleri sırasında akıllı ve gerçekçi bir kalkınmanın somut sonuçlarını görmüş ve değerlendirmelerde bulunmuştur.
Avrupalı arkadaşlar edinen Mustafa Kemal'in Batı'daki kalkınmanın sebeplerini araştırma imkânı olmuştur. Mustafa Kemal, Sofya'da görevli bulunduğu sürede Fransızcasını da ilerletmiştir. Mustafa Kemal, Sofya'da askeri ataşe olarak görevde iken 1 Mart 1914'te yarbay rütbesine yükselmiştir.