Начало военной карьеры
В возрасте тринадцати лет, «по повелению императора Николая I» Келбали Хан был принят в Пажеский Его Императорского Величества корпус? в Санкт-Петербурге. Однако завершить учёбу ему не удалось. Серьёзно заболев, он вынужден был вернуться на родину в Нахичевань. Через некоторое время, восстановив здоровье, Келбали Хан начал службу в рядах Кянгерлинской конной милиции (Конница Кянгерлы). В 1848 году будучи уже начальником Кянгерлинской конной милиции, он принял участие в Дагестанской экспедиции. Свой первый офицерский чин Келбали Хан получил в 1849 году. Из приказа военного министра:
14 апреля 1851 года он был назначен младшим чиновником особых поручений при Эриванском военном губернаторе, а с 13 декабря того же года Келбали Хан Нахичеванский — старший чиновник особых поручений при Эриванском военном губернаторе. 30 января 1853 года был произведён в подпоручики. Осенью того же года была вновь сформирована Кенгерлинская конная милиция, начальником которой 25 октября того же года был назначен Келбали Хан.
Крымская война
В годы Восточной (Крымской войны) 1853—1856 гг. в составе Кавказского корпуса Келбали Хан участвовал в боевых действиях на Кавказско-Малоазиатском театре военных действий. 14 мая 1854 года подпоручик Нахичеванский был назначен начальником Эриванской бекской дружины, сменив на этом посту своего старшего брата капитана Исмаил Хана. Эриванская бекская дружина вошла в состав Эриванского отряда русских войск. 17 июля 1854 года пятитысячный Эриванский отряд под командованием генерал-лейтенанта барона Карла Врангеля разбил в сражении на Чингильских высотах шестнадцатитысячный турецкий корпус Селима-паши и занял Баязет.
«За отличие в делах с турками» 4 декабря Келбали Хан был произведён в поручики. 15 апреля следующего года он был удостоен высшей боевой награды, ордена «Святого Великомученика и Победоносца Георгия IV степени» за конную атаку 17 июля 1854 года на Чингильских высотах. Из описания подвига:
Межвоенный период
В 1856 году поручик Келбали Хан в числе других посланцев Кавказа и Закавказья представлял Эриванскую губернию на церемонии коронации императора Александра II в Москве. 26 августа того же года высочайшим указом с чином поручика его перевели в Лейб-гвардии Гусарский полк, с оставлением в должности старшего чиновника особых поручений при Эриванском военном губернаторе. В 1857 году персидским шахом был пожалован орденом Льва и Солнца 2-й ст. 12 апреля 1859 года за отличие по службе был произведён в штабс-ротмистры. В сентябре того же года назначен был состоять при Кавказской армии. 3 апреля 1860 года Келбали Хан получил звание ротмистра. С 22 июня 1862 года по 9 июля 1867 года являлся инспектором земской стражи Эриванской губернии. 19 апреля 1864 года Келбали Хан был произведен в полковники. С 3 июня вновь назначен был состоять при Кавказской армии.
В марте 1871 года был удостоен ордена Св. Станислава 2-й ст., а также был пожалован императорской короной к этому ордену. 14 сентября 1874 года Келбали Хан «за отличие по службе» был произведён в генерал-майоры, с зачислением по армейской кавалерии и с оставлением при Кавказской армии. 22 сентября 1875 года высочайшим приказом за выслугу в офицерских чинах 25 лет был награждён орденом Св. Владимира 4-й ст. с бантом.
Русско-турецкая война
После начала русско-турецкой войны 1877—1878 годов, приказом по Кавказскому военному округу от 10 мая 1877 года генерал-майор Келбали Хан Нахичеванский был назначен командующим Конно-иррегулярной бригадой, образованной из Эриванского и Куртинского (Курдского) конно-иррегулярных полков. Бригада вошла в состав Эриванского отряда русских войск и имела задачей прикрытие государственной границы от возможного вторжения неприятеля на территорию Эриванской губернии. В период обороны Баязета в июне 1877 года генерал-майор Келбали Хан Нахичеванский, по существу, был единственным связующим звеном между осаждённым гарнизоном и командованием русских войск. 5 июня им были направлены на подкрепление баязетского гарнизона четыре сотни Эриванского конно-иррегулярного полка во главе с полковником Исмаил Ханом Нахичеванским, который 8 июня, отстранив командующего гарнизоном подполковника Г.Пацевича за попытку сдать туркам крепость, на правах старшего по званию, по собственной инициативе вступил в командование гарнизоном Баязета. Из телеграммы генерал-майора Келбали Хана Нахичеванского Эриванскому военному губернатору генерал-майору М. И. Рославлеву от 10 июня 1877 года:
