Seine militärische Karriere begann 1798 als 15jähriger in der französischen Revolutionsarmee im Rang eines Unterleutnants. Doch der „Volksvertreter“ Merlin de Thionville sorgte dafür, dass der Neffe des Verteidigers von Thionville aus der Armee entfernt wurde. Felix von Wimpffen, der Thionville gegen die Interventionsarmeen Preussens, Österreichs und der französischen royalistischen Emigranten erfolgreich verteidigte, wurde von den Jakobinern, besonders von Marat, des Verrats an der Republik angeklagt und in die Illegalität gezwungen. Merlin de Thionville ließ den jungen Kadetten aus der Armee entfernen, in die Wimpffen erst ein Jahr später, am 22. Dezember 1799 zurückkehren konnte. Er erhielt den Rang eines Leutnants im 44.Bataillon, wurde jedoch wenig später Adjutant des Generals Thuring. Am 6.August wurde er zum 9 Hussarenregiment versetzt und nahm in diesem Regiment an den Kämpfen der französischen Revolutionsarmee am Rhein teil. 1805 wird er ins Lager von Boulogne abkommandiert und nimmt in den folgenden Jahren an den Kämpfen der Grande Armee teil: Eylau, Jena, Austerlitz ,Aspern, Wagram sind die einzelnen Stationen.In der Schlacht von Saalfelden wird er durch zwei Schwerthiebe am Kopf schwer verwundet. In der Schlacht von Aspern und Wagram wird er erneut verwundet und kann erst nach einem Jahr zur Armee zurückkehren. Mit Beginn des Russlandfeldzugs wird er Escadronchef der 9.Chevaux-légers. In der Schlacht von Witebsk leitet er mehrere Angriffe gegen die russische Kavallerie, wenig später ist sein Regiment an der Einnahme von Moskau beteiligt. Napoleon ernennt ihn zum Major und Kommandeur des 1. kroatischen Hussarenregiments. Beim Rückzug gehört er mit seinem Regiment zur Escorte des Kaisers, überquert mit ihm die Beresina und „ fut du petit nombre de ceux qui resterent sous le drapeau jusqu’au moment ou l’Empereur partit pour la France“ – schreibt Charles Mullié in seiner Biographie. Es folgen die Schlachten bei Dresden und Leipzig.
Der Major de Wimpffen gehört zu den ersten, die sich nach Elba Napoleon anschließen. Bei Waterloo kommandiert er das 2.Lancier-Regiment. Nach Abdankung des Kaisers ernennt ihn der König zum Oberstleutnant bei den Calvados-Dragonern, 1820 erfolgt die Beförderung zum Oberst und Kommandeurs des Ordens Saint Louis. Am 25.April 1821 erhält er das Offizierskreuz der Ehrenlegion, zwei Jahre später wird er zum Kommandeur der Legion d’Honneur ernannt.
1823 nimmt er am Feldzug in Spanien teil, nach dessen Ende der spanische König Dagobert de Wimpffen den Sankt-Ferdinand Orden verleiht.
Am 16.Juni 1834 erfolgt die Beförderung zum Maréchal de Camp und die Ernennung zum Militärbefehlshaber des Départements Hautes-Pyrenées. Er beendet seine militärische Laufbahn als Militärbefehlshaber des Départements Orne.
Nach seiner Pensionierung zieht er sich nach Bavent zurück. Seine Ehe mit Anatolie de Cauvigny blieb kinderlos. Sein Vermögen vermachte er der Gemeinde Bavent, wo er auch seine letzte Ruhestätte fand.