ม็อลท์เคอเริ่มดำรงตำแหน่งเสนาธิการกองทัพปรัสเซียเมื่อ ค.ศ. 1857 เขาได้นำชัยชนะมาแก่กองทัพปรัสเซียมาในสงครามสำคัญสามครั้ง คือ สงครามชเลสวิชครั้งที่สอง (ค.ศ. 1864), สงครามออสเตรีย-ปรัสเซีย (ค.ศ. 1866) และสงครามฝรั่งเศส-ปรัสเซีย (ค.ศ. 1870) ชัยชนะดังกล่าวทำให้ปรัสเซียสามารถรวมชาติเยอรมันเป็นหนึ่งเดียว นำไปสู่การสถาปนาจักรวรรดิเยอรมันขึ้นใน ค.ศ. 1871 ในยุคจักรวรรดิเยอรมนี้ เขาได้รับยศเป็นจอมพล และชื่อตำแหน่งเสนาธิการกองทัพปรัสเซียถูกเปลี่ยนเป็น "คณะเสนาธิการใหญ่" (Großer Generalstab) แห่งกองทัพจักรวรรดิเยอรมัน และยังได้เป็นสมาชิกไรชส์ทาคแห่งจักรวรรดิเยอรมัน