À la tête des troupes hâtivement entraînées et mal équipées de l'armée de l'Est, il tente de lever le siège de Belfort. Cette opération est obérée par de considérables problèmes de ravitaillement, en vivres notamment. Après la victoire inexploitée de Villersexel, elle se conclut par la retraite des Français à la suite de l'échec de la bataille d'Héricourt (1871). Après la guerre, certains déplorent le peu de combativité et l'excès de prudence de Bourbaki qui, à l'image de Bazaine à Mars-la-Tour, aurait surestimé la puissance de l'adversaire et a contrario sous-estimé la sienne pour finir par abandonner le combat sans avoir livré toutes ses forces dans la bataille. Ce point de vue est réfuté par les officiers de l'entourage du général.