法国向德国宣战后，迅速编成莱茵军团，组成了一支22万人的大军，集结在法德边境，由拿破仑三世亲任总司令，勒布夫为总参谋长。拿破仑三世对胜利充满了信心，竟吹嘘说这只是一次“到柏林的军事散步”。但是他很快就发现，如今的普鲁士军队已经不是当年拿破仑在世时那样好欺负了，而法国军队也不像在拿破仑统率下那样英勇无畏了。普军集结了三个军团，约47万人，由威廉一世任总司令，毛奇为总参谋长，拦住了法军的去路。8月2日，法军开始进攻普军，到了8月4日，法军就被普军击溃，到了8月中旬，法军已被普军一分为二，一部分被包围在麦茨要塞，另一部分被包围在法国东北边境重镇色当。
9月1日早晨，色当会战打响了。晨雾刚刚消失，普军的700门大炮就开始猛轰法军阵地，炮弹像雨点一般落到法军的碉堡、工事上，色当全城顿时变成一片火海，硝烟弥漫，法军死伤无数，侥幸活命的急忙钻进堡垒。普军乘势发起总攻，抢占制高点，夺取法军的阵地，麦克马洪元帅受伤，法军指挥部一片大乱。下午3时，法军终于支撑不住了，在色当城楼上竖起了白旗。拿破仑三世还给普鲁士国王写了一封投降书：“我亲爱的兄弟，因为我未能死在我的军中，所以我只得把自己的佩剑献给陛下。我希望继续做陛下的好兄弟。”
9月2日，拿破仑三世会见德国首相俾斯麦，正式签署了投降书。拿破仑三世、法军元帅以下的39名将军、12.4万名士兵，全部成了普军的俘虏，650门大炮也成了普军的战利品。
色当惨败后，法国政府试图严密封锁这个消息，但到底还是让法国人知道了真相，愤怒的火焰立刻在全国范围内燃烧起来。9月4日，在巴黎爆发革命，推翻了帝制，组成了以特罗胥将军为首的国防政府。
这时候，普军的两个兵团仍在向巴黎推进，法国人民奋起抗敌，在各地广泛开展游击战，袭击普军的后勤供应线。而法国政府一面策划投降谈判，一面被迫组建北方军团和卢瓦尔军团，继续在法国北部、东部和南部抗击普军，意大利民族英雄加里波第将军也率领志愿部队前来支援法国抗战。正当普军主力被牵制在各要塞之际，斯特拉斯堡的法国守军投降，巴赞元帅也率法军主力在梅斯投降了，普军兵临巴黎城下，开始对巴黎进行连续炮击，驻守在巴黎的法军突围不成，只能困守。1871年1月18日，普王威廉一世来到法国凡尔赛宫位于中央部分的镜厅，在这里加冕为皇帝，德意志帝国宣告成立。