शिवाजी महाराजांच्या मृत्यूनंतर संभाजी राजेंना छत्रपतीपदावर न बसविता राजाराम महाराजांचे मंचकारोहण केल्याची बातमी कळताच संभाजी राजांनी आपल्या सर्व किल्लेदार व अधिकारांना आपल्या पायाशी रुजु होण्याचे आदेश सोडले. हे आज्ञापत्र सरसेनापती हंबीररावांनाही मिळाले होते. हंबीररावांनी संभाजी राजांचीच सेवा करण्याचा निर्णय घेतला.

संभाजी राजेंच्या राज्याभिषेकानंतर त्यांच्या आदेशानुसार विविध आघाड्यांवर हंबीररावांनी आपला पराक्रम गाजवला त्यापैकी बुर्‍हाणपूरचा विजयात त्यांनी मिळवलेली प्रचंड लूट महत्त्वाची आहे. या विजयाने मोगलांची नाचक्की झाली. त्यानंतर मोगल सरदार शहाबुद्दीनखान उर्फ़ गाजीउद्दीखान बहादुर याच्यावरील हंबीररावांची स्वारी महत्त्वाची आहे. खान रामसेज किल्ल्याला वेढा देऊन होता, त्यावेळी हंबीररावांनी त्याच्यावर हल्ला करून पराक्रम गाजवला. या वेढ्यात हंबीरराव जखमी झाले होते. यानंतर पुढे संभाजी राजांच्या आदेशानुसार भीमा नदीच्या परिसरातून मोगल सरदार कुलीचखान व पन्हाळा परिसरातून शहाजादा आज्जमला पिटाळून लावण्यासाठी हंबीररावांनी शर्थीचा यशस्वी प्रयत्‍न केला. त्यानंतर कल्याण जवळ रहुल्लाखान व बहाद्दुररखानाचा पराभव केला. सन १६८८ मध्ये रायगडाजवळ हंबीररावांनी गाजीउद्दीन खानाबरोबर दोन हात केले या लढाईत मराठ्यांचे मोठे नुकसान झाले. यानंतरच्या कालखंडात खुद्द संभाजीराजेंच्या बरोबर अनेक मोहिमेत हंबीररावांचा मोठा सहभाग होता. सरसेनापती हंबीररावांची शेवटची लढाई झाली ती वाईजवळ. या युद्धात मोगल सरदार सर्जाखानाचा पराभव झाला परंतु हंबीररावांना तोफेचा गोळा लागून ते धारातीर्थी पडले.