После Тильзитского мира ввиду войны с Великобританией в спешном порядке приводит в оборонительное состояние Кронштадтскую крепость, во время войны 1809 года со Швецией руководит инженерными работами в русских приграничных крепостях.
В 1809 году назначен инспектором Инженерного департамента Военного министерства, т. е. фактически главой всех военных инженеров России. Именно в этой должности он выбирает место и составляет проект Бобруйской крепости. В 1811 году получает чин инженер-генерал-лейтенанта. В 1812 году, как свидетельствует послужной список, демарша по октябрь находился в разных разъездах по пограничным крепостям по особенным поручениям и при 1-й и 3-й действующих армиях», потом — при главной квартире фельдмаршала князя Кутузова-Смоленского. Участвует в сражениях в ходе изгнания наполеоновской армии из России.
Во время заграничных походов руководит осадой и взятием крепостей Торн (за что удостоен ордена Святого Георгия 3-й степени), Модлин, Магдебург и Гамбург. Награжден несколькими российскими и иностранными боевыми орденами.
После окончания войны занимает ряд важных и ответственных постов в руководстве инженерными войсками. Становится учителем и помощником великого князя Николая Павловича, назначенного руководить инженерной частью, а после его вступления на трон пользуется полным доверием монарха.
Бурная и полная походов жизнь не помешала генералу обзавестись семейством. Он был женат на дочери врача, действительного статского советника Ивана Кельхера, Каролине Ивановне Кельхер и имел четверых детей. Двое из которых — Александр и Леонтий — стали вслед отцу русскими генералами, удостоенными ордена Святого Георгия и Георгиевского оружия.
В конце 20-х годов XIX века Опперман разрабатывает план укрепления западной границы Российской империи системой крепостей и лично составляет проект самой знаменитой из них — Брест-Литовской. Увы, увидеть этот свой проект воплощенным в камне Карлу Ивановичу не удалось. 2 июля 1831 года инженер-генерал граф Карл Иванович Опперман умер от холеры и был погребен на Выборгском холерном кладбище Санкт-Петербурга.
За строками официальной биографии всегда сложно увидеть живого человека. Понятно, что был храбрым, по-немецки трудолюбивым, энергичным, связями полезными не пренебрегал, но главного добивался собственным усердием. Был в фаворе у трех государей, но не «за красивые глазки», а за то, что в документах называли «отличным и ревностным служением». Был немцем, но навсегда оставил свое Отечество и обрел новое тут, в России. Что виделось генералу на смертном одре — красные черепичные крыши родного Дармштадта или низкие земляные валы русских крепостей, построенных по его проектам? Клубы порохового дыма или белые листы чертежной бумаги, а может, тихие аллеи выборгского парка Монрепо, в проектировании и постройке которого он тоже принимал участие?