Il participe à la guerre franco-prussienne de 1870, d'abord comme chef d'état-major du général Jules de Laveaucoupet, commandant de la d'infanterie du  du général Frossard. Billot participe aux batailles de Sarrebruck, Forbach où il est cité à l'ordre de l'armée, Borny et Noiseville. Il arrive à s'échapper après la prise de Metz et se met au service du nouveau gouvernement. Il est promu colonel, puis général de brigade et général de division à titre provisoire. Chef d'état-major puis commandant du Corps d'armée, Billot est battu à Beaune-la-Rolande le . Confirmé comme général de brigade à titre permanent, il participe à la bataille de Villersexel en janvier 1871.