Falkenstein war der Sohn eines Oberleutnants und der Emma, geborene Bardili. Nachdem seine Eltern früh verstorben waren, besuchte er das Lyceum in Ludwigsburg sowie das Gymnasium in Stuttgart. Er trat am 11. April 1856 in die Kriegsschule der Württembergischen Armee in Ludwigsburg ein und wurde 1859 bei der Mobilmachung anlässlich des Sardinischen Krieges als Leutnant der Artillerie zum Pionierkorps kommandiert. Ende Mai 1859 folgte seine Versetzung in das Pionierkorps. Hier avancierte Falkenstein Mitte Februar 1863 zum Oberleutnant und diente ab April 1865 als Adjutant. Am 24. April 1866 wurde er in die taktische Abteilung des Generalquartiermeisterstabes versetzt. Für die Dauer des Krieges gegen Preußen war Falkenstein im Hauptquartier des VIII. Bundeskorps tätig und nahm an den Gefechten bei Aschaffenburg, Tauberbischofsheim, Gerchsheim sowie Würzburg teil.