Весной 1873 Скобелев принимает участие в хивинском походе, в качестве офицера генерального штаба при Мангишлакском отряде полковника Ломакина. Хива была целью для российских отрядов, выдвигавшихся с разных точек: Туркестанского, Красноводского, Мангишлакского и Оренбургского отрядов. Путь Мангишлакского отряда хоть и не был самым длинным, но всё же был сопряжён с трудностями, которые увеличивались вследствие нехватки верблюдов (всего 1500 верблюдов на 2140 человек) и воды (до ½ ведра на человека). В эшелоне Скобелева пришлось навьючить всех строевых лошадей, так как верблюды не могли поднять всё, что предполагалось на них везти. Вышли 16 апреля, Скобелев, как и другие офицеры, шёл пешком.
При прохождении отрезка от озера Кауды до колодца Сенек (70 вёрст), на половине пути кончилась вода. 18 апреля достигли колодца. Скобелев показал себя в трудной ситуации, умелым командиром и организатором и при выступлении 20 апреля из Биш-акты уже командовал передовым эшелоном (2, позже 3 роты, 25-30 казаков, 2 орудия и команда сапёров). Скобелев поддерживал в своём эшелоне идеальный порядок и в то же время заботился о нуждах солдат. Войска прошли 200 вёрст (210 км) от Биш-акты до Ильтедже довольно легко и прибыли в Ительдже к 30 апреля.
Скобелев всё время проводил разведки с целью обезопасить проход войска и осмотра колодцев. Скобелев с конным орядом двигался перед войском с целью защиты колодцев. Так 5 мая возле колодца Итыбая, Скобелев с отрядом из 10 всадников встретил караван перешедших на сторону Хивы казахов. Скобелев несмотря на численный перевес противника бросился в бой, в котором получил 7 ран пиками и шашками и до 20 мая не мог сидеть на коне.
По выбытии Скобелева из строя Мангишлакский и Оренбургский отряды соединись в Кунграде и, под руководством генерал-майора Верёвкина, продолжали движение к Хиве (250 вёрст) по весьма пересеченной местности, перерезанной множеством каналов, заросшей камышами и кустами, покрытой пашнями, заборами и садами. Хивинцы, численностью 6000 человек, пытались остановить российский отряд у Ходжейли, Мангыта и других населённых пунктов, но безуспешно.
Скобелев возвратился в строй и 21 мая с двумя сотнями и ракетною командой, двинулся к горе Кобетау и вдоль арыка Карауз для разорения и уничтожения туркменских аулов, дабы наказать туркменов за враждебные действия против русских; поручение это он исполнил в точности.
22 мая, с 3 ротами и 2 орудиями, он прикрывал колёсный обоз, при чём отбил целый ряд атак неприятеля, а с 24 мая, когда русские войска стояли у Чинакчика (8 вёрст от Хивы), хивинцы атаковали верблюжий обоз. Скобелев быстро сообразил в чём дело и двинулся с двумя сотнями скрыто, садами, в тыл хивинцам, наткнулся на большой отряд в 1000 человек, опрокинул их на подошедшую конницу, атаковал затем хивинскую пехоту, обратил её в бегство и возвратил отбитых неприятелем 400 верблюдов.
28 мая главные силы генерала Верёвкина произвели рекогносцировку городской стены и овладели неприятельским завалом и трёх-орудийною батареею, при чём, в виду раны генерала Верёвкина, командование операции перешло к полковнику Саранчову. Вечером явилась из Хивы депутация для переговоров о капитуляции. Её направили к генералу Кауфману.
29 мая генерал Кауфман вступил в Хиву с южной стороны. Однако из-за господствовавшего в городе безвластия, северная часть города не знала о капитуляции и не открыла ворота, что вызвало штурм северной части стены. Михаил Скобелев с двумя ротами штурмовал Шахабатские ворота, первым пробрался во внутрь крепости и хотя был атакован неприятелем, но удержал за собою ворота и вал. Штурм был прекращён по приказу генерала Кауфмана, который в это время мирно вступал в город с противоположной стороны.
Хива покорилась. Цель похода была достигнута, несмотря на то, что один из отрядов, Красноводский, до Хивы так и не дошёл. Для выяснения причины случившегося Скобелев вызвался выполнить разведку не пройденного полковником Маркозовым участка пути Змукшир – Ортакаю (340 вёрст). Задача была сопряжена с большим риском. Скобелев взял с собой пять всадников (в том числе 3 туркмена) и выступил из Змукшира 4 августа. В колодце Даудурь воды не оказалась. Когда до Ортакую оставалось ещё 15 – 25 миль, Скобелев, утром 7 августа, возле колодца Нефесь-кули наткнулся на туркмен и с трудом спасся. Пробиться не было возможности, а потому Михаил Скобелев 11 августа вернулся к исходному пункту, пройдя более 600 вёрст (640 км) за 7 дней, а затем представил генералу Кауфману надлежащее донесение. Стало ясно, что для переправки Красноводского отряда к Змукширу, при безводном переходе в 156 вёрст, нужно было принять своевременные меры. За эту разведку Скобелев был награждён орденом святого Георгия 4-й степени (30 августа 1873 года).
Зимой 1873 – 1874 годов Скобелев был в отпуске и провёл его большей частью в южной Франции. Но там он узнал о междоусобной войне в Испании и пробрался в расположение карлистов и был очевидцем нескольких сражений.
22 февраля Михаил Дмитриевич Скобелев был произведён в полковники, 17 апреля назначен флигель-адъютантом с зачислением в свиту Его Императорского Величества.
А 17 сентября 1874 же года Скобелев был командирован в Пермскую губернию для участия во введении в действие приказа о воинской повинности.