Ab April 1768 in der preußischen Armee dienend, wurde er 1790 Stabskapitän und drei Jahre später Kapitän der Armee des preußischen Prinzen Louis Ferdinand. Dem danach zum Major beförderten Bülow übertrug der König im November 1797 ein ostpreußisches Füsilierbataillon der 2. Füsilierbrigade. 1803 zum Oberstleutnant befödert, erhielt er am 15.11.1805 das Kommando über das Infanterieregiment des Prinzen Louis Ferdinand. 1806 wurde er als Oberst bei den Kämpfen gegen die Truppen Napoléons I. Bonaparte verwundet. Friedrich Wilhelm II. verlieh ihm den Orden Pour le Mérite. 1807 kam er zu Blüchers Pommernkorps, 1808 wurde er zum Generalmajor befördert. 1812 wurde er Nachfolger Yorcks als Generalgouverneur in Ostpreußen und bereitete dort die Erhebung gegen Napoleon I. Bonaparte vor. Seine Truppenführung war entscheidend in Schlachten der Befreiungskriege. So hatte er erheblichen Anteil an den Siegen bei Großbeeren und Dennewitz am 23.8. bzw. 6.9.1813, mit denen der Vorstoß der französischen Truppen auf Berlin erfolgreich abgewehrt wurde. Bülow erhielt am 3.4.1814 den Schwarzen Adlerorden. Am 3.6.1814 wurde er für seine Leistungen gegraft und durfte das Prädikat "von Dennewitz" tragen. Zugleich wurde er zum General der Infanterie befödert. Ab 3.10.1815 war er kommandierender General des I. Armeekorps in Preußen.