Тем не менее за ратные заслуги его вскоре произвели в генерал-майоры с назначением заведующим мобилизационной частью Главного управления казачьих войск и переводом в Генеральный штаб. В этой должности он несколько раз выезжал для наблюдения за ходом проверочной мобилизации в казачьих войсках: Донском, Кубанском, Оренбургском и Астраханском. Ему прочили скорое повышение по службе и в 1892 г. представили к ордену Св. Станислава 1-й степени, наградили сербским орденом Такова 2-й степени, но уже через год усилиями князя Мещерского молодой генерал был зачислен в запас Генерального штаба. Между тем расследование доказало невиновность Ф. Э. Келлера и всю низость В. П. Мещерского в отношении к нему. Справедливость восторжествовала, и Ф. Э. Келлер был реабилитирован, а 4 ноября 1893 г. назначен директором Пажеского корпуса.
Он близко к сердцу принимал интересы каждого из своих подчиненных, всегда был рад сделать что-нибудь хорошее, оказать нравственную или материальную поддержку. Каждый раз, когда ему это удавалось сделать, он чувствовал себя поистине счастливым. Шесть лет директорства Ф. Э. Келлера были воистину самой яркой эпохой всей истории этого элитного учебного заведения. Многие его воспитанники впоследствии с теплотой вспоминали добрые дела графа. И воспитанники, и сослуживцы искренне сожалели, когда в 1899 г. граф Ф. Э. Келлер был произведен в генерал-лейтенанты и назначен екатеринославским губернатором.
В управление губернией он вступил в тот момент, когда она начала уже переживать промышленный кризис, создавший общее тревожное настроение и более частые, чем когда-либо, конфликты между властью и обывателем. Кроме того, его предшественник, князь Н. И. Святополк-Мирский, пользовался в крае большой популярностью и оставил о себе самые лучшие воспоминания. Все это, казалось, говорило о том, что новое лицо должны были бы встретить недоверчиво, настороженно, даже с предубеждением. Однако благодаря своему тонкому уму и обаянию новый губернатор сумел поставить дело так, что между ним и большей частью населения установились добрые отношения. Он часто общался с жителями, появляясь один в различных местах города, совершал частые поездки в уезды.
По своим убеждениям Ф. Э. Келлер был человеком прогрессивным. Особенно горячо он ратовал за просвещение, считая его делом первостепенной важности, а безграмотность — позором страны. И на этом посту он оставил после себя значительный след в истории страны.
С началом Русско-японской войны как истинный патриот он решает принять непосредственное участие в боевых действиях. Шлет прошения и письма государю и командующему Маньчжурской армией генерал-адъютанту А. Н. Куропаткину, с которым вместе воевал на Балканах, с просьбой о переводе его в действующую армию. 7 марта 1904 г. он наконец был освобожден от занимаемой должности и назначен в распоряжение военного министра, а затем — командующего Маньчжурской армией. По прибытии на Дальний Восток Ф. Э. Келлеру было поручено командование II Сибирским корпусом, и вскоре он становится начальником всего Восточного отряда, в который входил корпус.
В это время ситуация на фронте складывалась неудачно для русской армии, она терпела одно поражение за другим. Ф. Э. Келлер неоднократно направлял донесения А. Н. Куропаткину с предложением активных действий, на которые тот или совсем не отвечал, или отвечал отказом. В конце концов, графу приходилось постоянно личным примером поднимать боевой дух своих подчиненных. И несмотря на отступление, действия Восточного отряда можно считать успешными, так как малейшее продвижение противнику стоило дорого, хотя силы у того были превосходящими.
Конец мая и весь июнь прошли в Восточном отряде в усиленных рекогносцировках, не дававших никаких положительных результатов и зря утомлявших войска. В июне прибыл в Маньчжурию и был двинут в Восточный отряд X армейский корпус генерала Случевского. Следом за ним подошел и XVII армейский корпус барона А. А. Бильдерлинга, в составе которого находился и сын Ф. Э. Келлера — Александр, корнет гвардии, который для участия в боевых действиях по собственной просьбе был переведен из Кавалергардского полка в 5-й драгунский Нежинский полк.
Восточный отряд получил приказ наступать на Модулинский перевал. Скрепя сердце и подчиняясь дисциплине и субординации, Ф. Э. Келлер вынужден был отдавать деморализующие и отбивающие всякую охоту к действиям приказания. Только благодаря неуемной энергии начальника отряда, его железной воле и непоколебимому желанию во что бы то ни стало поддерживать на должном уровне воинскую дисциплину в отряде войска оставались серьезной помехой для японцев. Бой 4–6 июля на Модулинском перевале закончился существенными потерями для русской армии: были убиты и ранены 46 офицеров и 1507 нижних чинов.