Bien que fidèle à son souverain, il est vrai que Conti n’hésita pas à le nommer « le roi du théâtre » dans sa correspondance ce qui lui valut quelques mois d’exil en son château de Chantilly.
Grâce à l'intervention de son oncle et parrain, le Grand Condé, il rentra en grâce. Mais, lorsqu’éclata la guerre de la ligue d'Augsbourg, Louis XIV, qui ne lui pardonnait pas son esprit satirique, ne lui confia aucun commandement. Conti s’en alla donc batailler comme simple volontaire au siège de Philippsburg en septembre 1688. Il participa à la victoire de Fleurus en 1690, puis aux sièges de Mons et de Namur en 1692 avant d’être blessé à la bataille de Neerwinden l’année suivante.
Louis XIV n’eut d’autre choix que d’accepter à la Cour le retour de ce brillant militaire auréolé d’une gloire qu’il n’avait pas modeste. Conti s'insinua alors dans les bonnes grâces de Philippe d'Orléans, frère du roi, ce qui acheva de lui aliéner le souverain qui ne supportait pas sa popularité. Après la campagne de Flandre en 1694 et son nouveau retour à la Cour, Louis XIV finit par trouver le moyen de l’éloigner.
En 1696, le roi de Pologne, Jean Sobieski était mort. En 1697, Louis XIV lui offrit le trône vacant. Comme Conti renâclait, le roi mit « le paquet » financier pour le convaincre et s’en débarrasser. Escorté jusqu'à Dantzig par une escadre commandée par Jean Bart, il trouva son rival, l'électeur de Saxe Auguste II le Fort, déjà installé sur le trône polonais. Alors que Louis XIV se frottait les mains de satisfaction, Conti ordonnait son retour immédiat en France. Bien que déconfit, le roi lui fit bonne figure.
Conti se consacra à agrandir et à embellir ses propriétés jusqu’à ce le roi le sorte de son oisiveté. Si Louis ne l’aimait pas, il ne pouvait nier les qualités militaires incontestables du Grand Conti et, pour palier aux déboires des armées françaises au début de la Guerre de Succession d'Espagne, il lui fallait un homme à la hauteur. Aussi, le nomma-t-il à la tête des troupes en Italie. Mais le prince tomba gravement malade avant d'avoir pu rejoindre le front.
François-Louis de Bourbon-Conti mourut à Paris et fut inhumé, selon, ses vœux auprès de sa mère, Anne-Marie Martinozzi, princesse de Conti, en l’église Saint-André-des-Arts. Nicolas Coustou fut chargé de sculpter son monument funéraire en marbre blanc. Son épitaphe, gravée en lettres d'or sur une plaque de marbre noir, rappelait tous les hauts faits d’armes du défunt.