W październiku 1924 r. rozpoczął jako ochotnik służbę w krakowskim 8 pułku ułanów Księcia Józefa Poniatowskiego (awans na starszego ułana 1 stycznia 1925 r.). Od stycznia do lipca 1925 r. odbył szkolenie w Szkole Podchorążych Rezerwy Kawalerii DOK VII (początkowo w Śremie, a później w poznańskim Sołaczu i w Biedrusku). Na zakończenie podchorążówki „z postępem celującym” i lokatą czwartą, 6 lipca 1925 r. otrzymał awans na stopień plutonowego podchorążego. Od lipca do września 1925 r. kontynuował służbę w 8 puł (w sierpniu i wrześniu uczestniczył w letnich ćwiczeniach polowych pułku). Po przerwie, związanej ze studiami, od lipca do końca września 1926 r. kontynuował służbę w 8 puł (1 sierpnia 1926 r. awansował na stopień wachmistrza podchorążego). 1 listopada 1926 r. został przeniesiony do rezerwy. 9 lipca 1928 Prezydent RP mianował go na stopień podporucznika ze starszeństwem z dniem 1 stycznia 1927 i 2. lokatą w korpusie oficerów rezerwy kawalerii.
W roku 1928 Zamoyski objął prowadzenie majątku ziemskiego Wysock (Wysocko), koło Jarosławia nad Sanem (woj. lwowskie) – własności stryja Zygmunta Zamoyskiego (1875–1931). Po śmierci stryja, majątek przeszedł formalnie na własność Stefana Adama Zamoyskiego. Jako gospodarz Wysocka doprowadził do odbudowy pałacu zniszczonego w latach I wojny światowej.