Im Dritten italienischen Unabhängigkeitskrieg 1866 führte er die Reserve-Armee am nördlichen Ufer des Po und im Raum Bologna und wurde nach der Niederlage des Oberkommandierenden La Marmora in der Schlacht bei Custozza zum neuen Generalstabschef ernannt. 1868 führte dies zu einer erbitterten literarischen Auseinandersetzung der beiden Militärs. Cialdini ging Ende Juni über den Po und besetzte im Juli 1866 Venetien, wurde aber durch den frühzeitigen Friedensschluss an weiteren Operationen gegen die Österreicher gehindert.