Во время переговоров между Иоганном Вильгельмом фон Фюрстенбергом и королём Сигизмундом II Августом Готхард Кетлер находился в Германии, однако через своих сторонников убеждал членов Ордена согласиться на компромисс; во многом благодаря его посредническим усилиям в сентябре 1557 г. между Ливонским орденом и Польшей был заключён официальный военный наступательный и оборонительный союз. Успех польской партии способствовал усилению позиций Готхарда Кетлера, представлявшего её интересы в руководстве Ливонского ордена и находившегося в неявной оппозиции к стороннику независимости Ордена Иоганну Вильгельму фон Фюрстенбергу. После возвращения из Германии в начале 1558 г. Готхард Кетлер был назначен комтуром Феллина (ныне Вильянди, Эстония), главного военного центра Ливонского ордена; он стал вторым после Иоганна Вильгельма фон Фюрстенберга человеком в Ордене и пользовался сильной поддержкой среди членов Ордена. Сближение Ливонии с Польшей вызвало неудовольствие России. Сославшись на нарушение ливонцами обязательства о выплате полагающейся по древним договорам дани, царь Иван IV Васильевич Грозный в январе 1558 г. отдал русским войскам распоряжение совершить разведывательный рейд по Ливонии, положивший начало затяжной Ливонской войне (1558–1583 гг.). Первоначально русские войска не ставили перед собой цели закрепиться в Ливонии: они осаждали и грабили города и замки, захватывали пленных и требовали от властей Ливонии выплаты дани. Ливонский орден был неспособен организовать сопротивление: замковые гарнизоны в Ливонии состояли по большей части из немецких наёмников, которые отказывались сражаться до получения причитающегося им жалованья, на выплату которого у Ордена не было средств; лишь немногие представители Ордена пытались оборонять свои замки, однако без поддержки извне все их усилия были обречены на неудачу. Готхард Кетлер в первый период Ливонской войны (январь-июль 1558 г.) руководил гарнизоном Феллина и в боевых действиях не участвовал. Напуганные успехами русских войск, захвативших важный в стратегическом отношении город Дерпт (ныне Тарту, Эстония), члены Ордена на собрании в Валке (ныне Валка, Латвия и Валга, Эстония), состоявшемся в июле 1558 г., избрали Готхарда Кетлера коадъютором Фюрстенберга, рассчитывая, что его военные таланты и связи помогут организовать оборону Ливонии. С этого времени Готхард Кетлер фактически руководил Ливонским орденом. Он предпринял несколько безуспешных попыток начать контрнаступление против русских войск; так, в конце 1558 г. он отбил замок Ринген (ныне Рынгу, Эстония), однако не смог развить успех и после неудачной осады Дерпта был вынужден отступить в Ригу. В ответ на действия Готхарда Кетлера русскими войсками в январе-феврале 1559 г. был проведён масштабный карательный рейд, в ходе которого русские отряды прошли по землям Ливонии, разорили больше десятка городов и замков, дошли до Риги и прошли через всю Курляндию до прусской границы, захватив огромную добычу и большое число пленных. Несмотря на общий успех военных действий, русским войскам так и не удалось взять ни один город на побережье Балтийского моря. В мае 1559 г. находившийся в преклонном возрасте Иоганн Вильгельм фон Фюрстенберг сложил полномочия и удалился в Феллин; вскоре Готхард Кетлер был избран ландмейстером Ордена.