Balkan Savaşı'nda sağ kolu sakatlanan Kemallettin Sami Paşa I. Dünya Savaşı'nda bütün cephelerde en önde çarpışanlar arasında yer aldı; 13 cephede 13 yerinden yaralandı. İstanbul'un 16 Mart 1920'de işgal edilmesinden sonra Anadolu'ya geçti. Ölümünden sonra, İsmet Paşa'nın Hakimiyet-i Milliye'de yazdığı gibi, Kurtuluş Savaşı'nda da daima ön saflardaydı. 1. ve 2. İnönü Savaşları'yla 9. Kolordu'ya komuta ettiği Büyük Taarruz'da 22 yara aldı. Vücudunda kurşun ya da şarapnel değmemiş tek nokta kalmamış gibiydi. 1923'te Sinop milletvekili olarak TBMM' ye girdi. 20 Ağustos 1924'te Berlin büyükelçisi oldu. Ölünceye kadar da bu görevde kaldı. Askerlikle ilişkisi emekli olduğu 24 Eylül 1928'e kadar sürdü. Şeyh Sait İsyanı'nı bastırmak için düzenlenen harekatı gayri resmi olarak onun yürüttüğü söylenir. 30 Ağustos 1926' da ferikliğe (korgeneral) yükselmişti.

Kurtuluş Savaşı komutanlarından ve diplomat Kemalettin Sami Paşa 15 Nisan 1934'te, büyükelçi olarak bulunduğu Berlin'de geçirdiği mide ameliyatında öldü. Konvansiyel trenine eklenen özel bir vagonla 22 Nisan'da İstanbul'a getirilen cenazesi, devlet erkanı, yabancı elçilik mensupları ve büyük bir halk topluluğunun katıldığı askeri törenle Eyüp'teki 16 Mart Şehitliği'ne gömüldü.