Tijdens de Frans-Duitse Oorlog werd Straatsburg door de Duitsers belegerd. Zware bombardementen waren vooral gericht op de vestingwerken rondom de stad, maar daarbij werden ook veel woningen getroffen. Een tiende deel van de bevolking (8.000) werd daardoor dakloos en 300 burgers verloren het leven. Nadat de Franse legers bij Sedan waren verslagen werd het beleg afgebroken en gaf de stad zich op 27 september 1870 over aan de Badische troepen onder leiding van generaal August von Werder. Bij de daaropvolgende Vrede van Frankfurt tussen Frankrijk en Duitsland in 1871 werd Elzas-Lotharingen ingelijfd bij het nieuw gestichte Duitse Keizerrijk, dat gold als de opvolger van het vroegere Duitse Rijk. Straatsburg werd de hoofdstad van het rijksland Elzas-Lotharingen, "Reichsland Elsass-Lothringen". De stad kreeg een rijksgouverneur als hoogste gezagsdrager tot 1883, waarna weer een gekozen gemeenteraad werd ingesteld. Het duurde tot 1911, voordat dit rijksland dezelfde status als de andere staten binnen het Duitse Keizerrijk kreeg. Van de Duitse tijd getuigen een aantal openbare gebouwen zoals het hoofdstation (gebouwd als Hauptbahnhof), de L'école des Baux-Arts (Kunsthochschule), het Lycée international des Pontonniers (Jungmädchenschule), het Palais du Rhin (Kaiserpalast), het Paleis van Justitie, en de Universiteit.