Stevens va ser ajudant del Cos d'Enginyers durant la Guerra Mèxic-Americana, veient l'acció en el setge de Vera Cruz i a Cerro Gordo, Contreras i Churubusco
- No. En l'última lluita, va cridar l'atenció dels seus superiors, que el van recompensar amb el rang brevet de capità. Va ser de nou citat i brevetat per la seva valentia a la Batalla de Chapultepec, aquesta vegada amb el rang de major. Stevens va participar en combats a Molino del Rey, i la Batalla de Ciutat de Mèxic, on va ser greument ferit. Més tard va escriure un llibre sobre les seves aventures, "Campanyes del Rio Grande i Mèxic, amb avisos de l'obra recent del Major Ripley" (Nova York, 1851).