Рано утром 1 сентября в густом тумане первая бригада баварского корпуса генерала Танца перешла по понтонным мостам через Маас и начала наступление на Базей. Там была расположена лишь одна французская дивизия. В Базее немцы встретили самый серьезный отпор: каждый дом упорно оборонялся противником. Немцам пришлось вводить в бой подкрепления, и только к 10 часам утра наметился перелом в их пользу. Одновременно развивалась немецкая атака по правому берегу Мааса. Здесь пруссаки заняли Ла-Монсель и продвинулись до долины ручья Живон.
Уже в 6 часов утра у Монселя был ранен маршал Мак-Магон. Командование он передал генералу Дюкро. Под угрозой окружения Дюкро приказал немедленно отступать на Мезьер. Дивизия Лартига обеспечивала переправу у Денье. Части 12-го корпуса должны были задержать немцев наступлением на Базей и Ла-Монсель, чтобы выиграть время для отступления других войск. Движение уже началось, когда была получена отмена данного распоряжения. Предъявив секретное распоряжение военного министра, генерал Вимпфен, прибывший накануне из Алжира и назначенный командиром 5-го корпуса, потребовал передачи командования ему. Дюкро подчинился без возражений, а отходившие дивизии второй линии тотчас же получили приказ вернуться.
Вимпфен считал, что отступление на Мезьер – это верная гибель, посему изменил направление отступления, приказав двигаться на Кариньян по направлению к Мецу. С этой целью он планировал вначале оттеснить баварцев у Базея силами 1-го и 12-го корпусов, а затем обрушиться на правое крыло немцев и разбить его. Наступление на Базей, однако, успеха не имело, французы были вынуждены отойти на прежние позиции.
Тем временем кольцо сжималось. Около полудня пруссаки овладели долиной ручья Живон. Установив артиллерию на левом склоне оврага, они открыли огонь по французам, занимавшим восточный склон и Гаренский лес. С этого момента дорога на Кариньян была окончательно отрезана, но и отступление к Мезьеру уже было преграждено. Переправившись ночью у Доншери через Маас, 5-й и 11-й корпуса пруссаков обошли левый фланг французской армии, заняв при этом деревни Флуэн, Сен-Манж и Фленье и выйдя в окрестности Седана. Таким образом, к 12 часам французская армия находилась уже в полном окружении. Батареи 5-го и 11-го корпусов заняли высоты к юго-востоку от Сен-Манж, после чего французы оказались под перекрестным огнем. Гаренский лес, в котором сосредоточились их основные силы, непрерывно обстреливался. Французские батареи не могли соперничать с германскими пушками Круппа.
На левом фланге положение французского корпуса Дуэ становилось все более отчаянным. Растянувшись против обходящего неприятеля в тонкую линию, расстреляв патроны, он не в состоянии был удержать свою позицию. К двум часам дня французы оставили гору Кальвер, и теперь Гаренский лес был взят под обстрел 60 орудиями гвардейского корпуса.
Последнюю отчаянную попытку прорвать кольцо предприняла французская кавалерия. Из Гаренского леса семь кавалерийских полков под командованием генерала Маргерита начали отчаянную атаку. Маргерит в самом ее начале получил тяжелое ранение, и его место занял генерал Галифе. Под шквальным огнем артиллерии по сильно пересеченной местности французская кавалерия атаковала пехоту 11-го корпуса пруссаков: кирасиры внезапно появились из Голье и прошлись по тылам противника, но в долине Мааса наткнулись на прусских гусар и поскакали далее на север.
Гельмут Мольтке так описывал завершающую стадию битвы: «Атака французов повторяется в различных направлениях, в течение получаса продолжается ожесточенная свалка, но со все меньшим успехом. Уверенный огонь пехоты с коротких расстояний покрывает все поле ранеными и убитыми всадниками. Многие падают в каменоломни или срываются с отрывистых скатов, немногим удалось переплыть Маас, и едва ли половина храбрецов возвратилась под защиту леса».
Около трех часов дня французы со всех концов поля боя начали отход к Седану. До 500 орудий с обоих берегов Мааса громили отступавших. Начался штурм немцами Гаренского леса. Через два часа сражение было завершено, а еще раньше капитулировала крепость Седан. Наполеон III приказал поднять над ратушей белый флаг и отправил почтительную записку Вильгельму I. Сражение при Седане стало решающим в ходе франко-прусской войны. Потери французов в нем составили 3 тысячи человек убитыми, 14 тысяч ранеными, 21 тысячу пленными; еще 63 тысячи человек сдались в Седане, а 3 тысячи были разоружены в Бельгии. Пруссаки потеряли 460 офицеров и 8500 солдат.
Разгром армии Мак-Магона открыл пруссакам дорогу на Париж, а пленение императора Наполеона III стало концом монархии во Франции. Уже 4 сентября Франция была провозглашена республикой. Осенью 1870 года республиканское правительство собрало значительные силы для продолжения войны с Пруссией, что явилось для Мольтке неприятной неожиданностью. В декабре у него произошло несколько ожесточенных стычек с военным министром Рооном, который отказывался объявить дополнительный призыв, оставив в результате начальника штаба и фактического главу вооруженных сил бороться против теперь уже превосходящих сил противника. Впрочем, германские войска действовали достаточно уверенно против французских новобранцев. Они заняли значительную часть территории страны, армия Базена в Меце вынуждена была сдаться, как только в крепости был съеден последний сухарь. Прусская армия участвовала и в подавлении Парижской Коммуны в 1871 году. Всего франко-прусская война продолжалась 226 дней. 10 мая 1871 года во Франкфурте французы подписали тяжелый для себя мир, по которому они передавали Германии Эльзас, Восточную Лотарингию и 5 миллиардов контрибуции.
Еще в ноябре 1870 года южногерманские государства вступили в преобразованный из Северного Единый Германский союз. В декабре 1870 года баварский король предложил восстановить Немецкую империю и немецкое императорское достоинство, уничтоженные в свое время Наполеоном. Предложение это было принято, и рейхстаг обратился к Вильгельму I с просьбой принять императорскую корону. 18 января 1871 года в зеркальном зале Версаля было провозглашено образование Германской империи.
Мольтке прочно завоевал славу первого полководца своего времени. Он получил чин генерал-фельдмаршала, Вильгельм I наградил его графским титулом – теперь он был Гельмутом фон Мольтке. Даже российские власти сочли возможным наградить прусского командующего орденом Св. Георгия 2-й степени «за войну с французами 1870 года».
Будучи непререкаемым авторитетом в области военной науки, Мольтке до 1888 года руководил генеральным штабом, хотя, как уже было сказано, последние шесть лет этого срока фактическим главой ведомства был Вальдерзее. Император резко возражал против того, чтобы кто-нибудь занял место фон Мольтке до того, как это стало уже совсем необходимо. Под руководством Мольтке была написана официальная история франко-прусской войны. Кроме того, много времени полководец уделил разработке планов будущей войны. Дело в том, что Франция быстро оправилась от поражения, и уже в 1874 году Мольтке говорил: «То, что мы приобрели силой оружия, мы должны будем защищать с оружием в руках еще полвека для того, чтобы это не было у нас отнято». Он предвидел, что Германии обязательно придется вести войну на два фронта – против Франции и России одновременно – и полагал, что чем раньше это случится, тем лучше. Вместе с Вальдерзее начальник генерального штаба разработал стратегию войны, согласно которой германским войскам нужно было держать оборону против Франции на западе, где на Рейне имелся ряд сильных крепостей и сама река создавала препятствие для врага, и активно воевать на востоке против России. Однако немцам, по мнению Мольтке, следовало ограничиться здесь оккупацией Польши, поскольку «необозримые просторы России не представляют для Германии жизненно важного интереса».