Negli anni della Guerra anglo-boera tra il 1900 e il 1901 a Cheyne venne assegnato il ruolo di chirurgo di consulenza e dovette recarsi in Sudafrica per servire l'esercito britannico, collaborando con Arthur Conan Doyle. Lo scrittore riporta nella propria autobiografia un episodio in cui assistette personalmente ad un'operazione chirurgica di carattere alquanto tecnico eseguita da Cheyne per estrarre una pallottola dalla vertebra cervicale di un soldato. Cheyne si rese conto delle condizioni di indigenza e mancanza di igiene sul campo di battaglia, rilevate anche nel 1854 durante la guerra di Crimea da Florence Nightingale. Questa disorganizzazione a livello sanitario contribuì ad aumentare notevolmente il numero di morti, cosa che spronò Cheyne a proseguire gli studi e la propaganda riguardo alla chirurgia antisettica. Nel 1908 tornò in patria e il re Edoardo VII gli conferì la carica di Primo Baronetto.