Trong 3 cuộc chiến tranh thống nhất nước Đức (1864-1871), Moltke đều là người phác thảo kế hoạch tác chiến của quân đội Phổ. Kế hoạch của ông trong chiến tranh Đức-Đan Mạch năm 1864 đã không được triển khai hợp lý, làm thắng lợi của Phổ không được nhanh gọn như mong muốn của Moltke. Hai năm sau ông được giao cả quyền bày biện kế hoạch lẫn chỉ đạo chiến dịch trong hai cuộc chống Áo năm 1866 và chống Pháp các năm 1870 – 1871. Dưới sự lãnh đạo chính trị của Bismarck và sự chỉ huy quân sự của Roon, Moltke, quân đội Phổ đã đánh tan đại quân Áo trong trận Königgrätz chỉ 19 ngày sau khi hai nước tuyên chiến trong mùa hè 1866, và bắt gọn cánh quân chủ lực của Pháp trong trận Sedan 7 tuần 2 ngày sau khi khai chiến (1870). Sau chiến thắng, Moltke được phong hàm Thống chế; ông tiếp tục lãnh đạo Bộ Tổng tham mưu và ra sức củng cố thực lực quân sự Đức, đồng thời tích cực tham gia chính trị. Ông cũng kêu gọi các nhà chính trị, quân sự đàn em không nên thực hiện chính sách đối ngoại hung hăng, kẻo đưa tới một cuộc chiến lan rộng châu Âu. Sau khi Moltke chết, những cảnh báo này đã bị phớt lờ, song các sách lược quân sự, chính trị của Bismarck và Moltke đã khiến nước Đức hòa bình trong hơn một nửa thế kỷ.