7月19日法国向普鲁士宣战。到7月底才集结于边境8个军约22万人，由拿破仑三世任总司令，勒布夫为总参谋长。拿破仑三世将自己的军队作了3线部署：第1线为主力莱茵军团，辖3个军，配置在法德边境的提翁维尔和比奇之间，开始由法皇亲自指挥，后由巴赞元帅指挥；第2线为2个军，配置在斯特拉斯堡和麦茨，由麦克马洪元帅指挥；第3线为预备队2个军，配置在南锡和夏龙。这本来是一个先发制人的进攻部署，计划集中兵力迅速越过国界，向法兰克福突进，切断南北德意志的联系，迫使南德意志各邦保持中立，全力击败普鲁士。和法国分兵进攻不同的是普军由威廉一世为总司令，毛奇为总参谋长。计划集中优势兵力，进攻阿尔萨斯和洛林，力图将法军主力歼灭于普法边境或将其赶到法国北方，继而进攻巴黎。普军动员计划周密，由铁路运输部队，至7月底，已于边境集结3个军团约47万人，火炮1584门。

8月2日，法军以3个师在萨尔布吕肯地区首先向普军发动进攻，但并无有力的作战行动，仅同敌人前卫部队进行一些小规模接触。普军旋于8月4日转入进攻，越过国境。法军在边境地区不利的阵地上迎击普军的进攻，普鲁士王储弗里德里希·威廉的第三军团以10倍之众在维桑堡会战击败法军杜埃将军的师（8月4日），法军死伤23%、8月6日两军在沃尔特再战，法军重骑兵发动勇猛的冲锋，但普军卡尔·腓特烈亲王的第二军团有13万，重创麦克马洪元帅的第1军4万人。同日属于巴赞军团的法国弗罗萨尔将军的第2军也在福尔巴克战败，敞开了进入洛林的大门。

战后有一个战役间歇期，由于普军主力也未能充分展开，不能连续进攻，乘胜追击。而法军虽由于战前准备不足，在边境地区会战中打了败仗，但主力并未受到普军的重大打击，损失有限；同时边境的阵地是为进攻而设的，根本不适于防御。在这种态势下，法军主力理应有计划地撤向战区纵深，补充兵员，调整部署，待机与普军决战。但是，初战失败后立即产生政治影响，埃米勒·奥利维耶垮台，8月10日夏尔·库赞·蒙托邦组阁，此人已经74岁，属于皇后为首的主战派。由皇后摄政的巴黎政府出于维护本身统治的政治需要，一再干预前线指挥员的作战部署，阻止一线部队向战区纵深后撤；而身在前线指挥的法皇竟然也附命巴黎，从而铸成了自吃苦果的大错。本来由法皇指挥的主力莱茵军团，最初已下令向战略腹地夏龙兵营退却，但巴黎政府却认为，如果军队一撤退，首都就要造反，坚持不应后撤。

于是，在8月9日，法皇改变了原计划，停止部队撤退，决定不惜一切代价死守梅斯。8月12日，疾病缠身的拿破仑三世把莱茵军团的指挥权交给了巴赞元帅。巴赞犹豫不决，时而决心退向夏龙与麦克马洪会合，时而决心在梅斯防御。当最后决定向夏龙撤退时，已丧失时机，普军已*近。经8月14日的马尔斯拉土尔会战和8月18日的格拉沃洛特-圣普里瓦会战，两军都表现了难以置信的勇猛，法军炮火十分猛烈，康罗贝尔和格本捉对厮杀，虽然普军第一、第二和王军禁卫军损失惨重，但拦住了法军的退路，巴赞军团被普军第1、第2军团7个军和3个骑兵师（16万人）合围于梅斯。麦克马洪率军（12万余人、393门火炮，76门“米特拉约兹”炮）退往夏龙。他原准备诱敌深入，在巴黎城下与普军决战。摄政的欧仁妮皇后和帝国首相八里桥伯爵夏尔·库赞·蒙托邦担心继续退却会在国内引起动荡或革命，皇后认为：“只有皇帝的敌人才会同意他返回巴黎”。8月22日，由议长劳尔率领一个代表团来到法皇大本营，劝皇帝不要返回巴黎，命令麦克马洪向梅斯进发。接着，巴黎的摄政会议又给皇帝发来电报：“若不支援巴赞，则对于巴黎将发生极恶劣的后果。面临着这个局势，首都能否防御实颇有疑问。”于是皇帝又附命于巴黎。就这样，夏龙军团走上了在色当被歼的绝路。麦克马洪于8月22日率军从兰斯出发前往梅斯。此时，从柏林传来一则假消息，说除围攻梅斯的部队外，普军决心全部向巴黎挺进。实际上普军第3军团仍在继续追击麦克-马洪军团，并向右实施大胆迂回，协同新编成的第4军团将麦克马洪率领的法军连同拿破仑三世一起围困于色当。

在9月1日至2日，普法两军于色当进行决定性的大战，即色当会战。9月1日上午，普军占领了符里济、栋舍里等地，成功切断了法军西撤的道路，并从后堵截法军。而在当天中午，普军亦完成了对法军的合围，并以强大的火炮作出攻击。当时下午，在法军数次试图突围失败后，拿破仑三世被*于下午4时半派人呈信威廉一世，表示愿“将他的佩剑交到陛下的手中”。9月2日，拿破仑三世正式率8.3万官兵向普军投降。在这场战役中，法军损失12.4万人，普军只损失了9000多人。法国举国哗然。

战争到了这一步第一阶段已经结束了，9月4日，资产阶级趁机于法国国内发动政变，推翻法兰西第二帝国，成立法兰西第三共和国，组成以路易·朱尔·特罗胥将军为首的“国防政府”。至此，德国民族统一的障碍已消除，但普鲁士当局决心将战争继续下去，派兵向巴黎进军。从此，普鲁士所进行的战争已转变为侵略战争。

这里就不得不提让远在中国的恩格斯都振奋的巴黎公社了，3月18日，巴黎人民起义成功，巴黎公社（1871）宣告成立（参见巴黎公社起义），这个公社一直存在到5月28日才被残酷镇压。

普法战争后，法国对普鲁士签订屈辱和约，法国赔款50亿法郎（不过法国凭借其强大的金融银行业很快就还清了赔款，这让俾斯麦始料未及），加上战争损失，总计资金损失达200亿法郎，致使经济发展资本投入不足；又割让铁矿蕴藏丰富的阿尔萨斯和洛林，使经济发展所需资源严重缺乏；再加上赔款付清以前，德国占领法国6个北方省，使国内市场进一步狭窄。所有这些，极大的延缓了法国经济的发展，使法国第二次工业革命进展缓慢，在进入帝国主义阶段后，法国工业革命和经济发展进程明显落后于美、德、英之后。

而随着普法战争的胜利，德意志真正走上了统一的道路。1870年11月，代表北德意志联邦的俾斯麦与南德四邦政府缔结联合的和约，南德四邦与北德意志联邦合并，成立“德意志帝国”。1871年1月18日，普鲁士国王威廉一世在法国凡尔赛宫正式即位为德意志帝国皇帝，德意志统一最终完成。