Когда же в ноябре 1759 года появился французский флот из 21 корабля, Грейг участвовал в Киберонском сражении. В бою был взят в плен контр-адмиральский линейный корабль, 2 потоплены, 3, стоявшие на мели, сожжены, 7 спаслись бегством в устье реки Виллен, а 8 — в Ла-Рошель. Для Грейга это был первый наглядный пример того, как можно добиться победы с помощью решительности и умения. После сражения Хоук предоставил Грейгу лейтенантскую должность на 50-пушечном корабле «Параплаттен», откуда позже моряка определили командиром катера «Диспач», наблюдавшего на реке Виллен за французскими кораблями.

Весной 1760 года Грейг на 74-пушечном корабле «Тандер» отправился на Средиземное море, в эскадре адмирала Мадерса крейсировал до конца года у Тулона и вернулся в Англию. В начале 1761 года на фрегате «Алдбемарл» Грейг в составе флота под флагом адмирала Лейнгла ходил к острову Святой Елены. Мичман участвовал в осаде и взятии крепости, а затем в крейсерстве у берегов французских владений и захвате нескольких призов. В начале следующего года он возвратился в Англию, сдавал экзамен при Адмиралтействе и 4 февраля 1762 года был произведен в лейтенанты.

После объявления войны с Испанией новоиспеченный офицер отправился на том же фрегате в эскадре адмирала Лойона к берегам Кубы, в должности морского инженера участвовал в осаде и взятии Гаваны. Он был назначен командиром одного из 12 взятых в Гаване испанских кораблей, 64-пушечного «Конквестадора», и крейсировал на нем в 1762–1763 годах в водах Вест-Индии. Когда же мир завершил Семилетнюю войну, в 1764 году Грейг возвратился на родину.

Не видя перспектив роста в английском флоте мирного времени, где шотландцев не жаловали, Грейг решил перейти на иностранную службу.