Мечта молодого офицера сбылась: после производства в поручики гвардии он получает направление для сдачи вступительных экзаменов в Николаевскую академию Генерального штаба. Академия давала в императорской России, да и не только в ней, высшее военное образование и прекрасное продолжение военной карьеры.
Учеба в академии продолжалась три года и дала солидные знания в области военных наук. Об уровне обучения в ней говорил хотя бы такой факт, что при получении хотя бы одной неудовлетворительной оценки слушатель незамедлительно отчислялся из списков и отправлялся к прежнему месту службы.
Поручик Н. Н. Юденич закончил Николаевскую академию Генерального штаба более чем успешно — по первому разряду. В результате он был причислен к Генеральному штабу и, получив очередное воинское звание — капитана, назначается старшим адъютантом штаба 14-го армейского корпуса Варшавского военного округа. Здесь гвардейский офицер получил хороший опыт штабной работы по организации военного управления.
Следующие долгие пятнадцать лет Николай Николаевич Юденич проходит службу в штабе хорошо знакомого ему Туркестанского военного округа. Он хорошо продвигается по служебной лестнице — в 1892 году получает звание подполковника, а еще через четыре года становится полковником. В Туркестане он последовательно назначался на должности командира батальона пехоты и начальника штаба Туркестанской стрелковой бригады.
Для руководства военного ведомства Российской империи примерная служба полковника Н. Н. Юденича не осталась незамеченной. Он получает назначение в приграничный Виленский военный округ на должность командира 18-го стрелкового полка. Послужной список полкового командира свидетельствует о том, что командование отдельной воинской частью для Юденича проходило достаточно успешно, но и не без трудностей. На проходивших учениях его стрелки демонстрировали хорошую выучку, а роты имели устроенный быт.
С началом русско-японской войны 1904—1905 годов 18-й стрелковый полк вошел в состав 5-й стрелковой бригады 6-й Восточно-Сибирской дивизии. Путь на поля Маньчжурии лежал длинный и долгий — почти через всю Россию, сперва по железной, перегруженной воинскими эшелонами дороге, а затем и своим ходом.
К тому времени полковник Н. Н. Юденич был уже степенным человеком, нашедшим свое семейное счастье. Он женился на Александре Николаевне, урожденной Жемчуговой. Брак армейского офицера с девушкой из родовитой дворянской семьи оказался крепким, и супругов отличало взаимопонимание и любовь.
Прибыв в Маньчжурию, стрелковый полк Юденича скоро оказался в самом пекле боевых действий. Бездарность командования русской армией стала притчей во языцех. Главнокомандующий генерал Куропаткин проигрывал одно сражение за другим, порой только из желания отступить еще дальше к российской границе. Восточно-сибирские полки и дивизии несли неоправданно большие потери в людях.
Самой крупной операцией в ходе русско-японской войны для полковника Н. Н. Юденича стало участие со своим полком в Мукденском сражении, которое проходило с 6 по 25: февраля 1905 года. 18-й стрелковый полк оказался в числе тех правофланговых русских войск, на которые обрушился обходной удар 3-й японской армии, стремившейся выйти в тыл противнику севернее города Мукдена и перерезать там железную дорогу.
Ранним утром 19 февраля 5-я и 8-я японские дивизии 3-й японской армии, которой командовал генерал М. Ноги, перешла в наступление на участке Мадяпу, Сатхоза, Янсынтунь. Последний населенный пункт обороняли стрелковые бригады 6-й Восточно-Сибирской дивизии. Сибирской она была только по названию, так как предназначалась для Сибири, а формировалась в европейских губерниях страны.
Бойцы полковника Н. Н. Юденича занимали позиции на окраине большого китайского селения Янсынтунь. Стрелки укрывались в наскоро вырытых неглубоких окопах среди полей чумизы и гаоляна. Японская артиллерия обстреливала русские позиции из своих батарей, подтянутых к передовой.
С восходом солнца японская пехота начала массированные атаки позиций полка Юденича. Лежа на мерзлой земле, под разрывами вражеской шрапнели, стрелки отбили несколько сильных неприятельских атак. Полковой командир демонстрировал «примерное», как тогда писалось в наградных представлениях, личное мужество и бесстрашие.
Только при получении приказа свыше 18-й стрелковый полк отошел с занимаемой позиции, уступив ее японцам. Генералу М. Ноги, одному из лучших полководцев императорской армии, в сражении под Мукденом так и не удалось совершить фланговый обхват русской армии — на пути атакующих японских дивизий встали полки сибирских стрелков. Многие прославили себя в тех жарких и кровопролитных боях на равнине к востоку от реки Ляохэ.