Johnston je bil navdušen nad izbruhom mehiško-ameriške vojne. Bil je v osebju general-polkovnika Winfielda Scotta v obleganju Veracruza.
Scott ga je izbral za častnika, ki bo zahtevo za predajo prenesel na pokrajinskega guvernerja. Bil je v predhodnici gibanja v notranjosti pod vodstvom brigadni generala Davida E. Twiggsa in je bil hudo ranjen z grozdnim strelom, ko je opravljal izvid pred bitko pri Cerro Gordo. Za svoje dejanje v Cerro Gordu je bil imenovan za poročnika polkovnika. Po okrevanju v vojaški bolnišnici se je ponovno pridružil vojski v Puebli. Med napredovanjem proti Mexico Cityju je bil drugi poveljnik "U.S. Regiment of Voltigeurs", enote, sestavljene iz lahke pešadije ali skirmishers. Izkazal se je pri Contreras in Churubuscu, bil je ponovno ranjen pri Chapultepecu in prejel dva povpraševanje za slednja dva spopada, s čimer je vojno končal kot polkovnik prostovoljcev. (Po koncu sovražnosti se je vrnil v mirni čas v čin kapitana topografskih inženirjev.) Winfield Scott je humorno dejal, da je "Johnston odličen vojak, vendar je imel nesrečno sposobnost, da se je v skoraj vsakem spopadu ustrelil". Johnstonova največja bolečina med vojno je bila smrt njegovega nečaka, Prestona Johnstona. Ko je Robert E. Lee obvestil Johnstona, da je Prestona ubil mehiški topniški granat v Contrerasu, sta oba častnika jokala, Johnston pa je žaloval do konca življenja.