Nach dem Beginn des Krieges gegen Frankreich nahm er zunächst an den Kämpfen bei Spichern teil und wurde bei Mars-la-Tour leicht verwundet. Während der Belagerung von Metz erfolgte am 2. September 1870 unter Beförderung zum Hauptmann die Ernennung zum Chef der 10. Kompanie. Richthofen führte seine Einheit im weiteren Kriegsverlauf in den Schlachten bei Beaune-la-Rolande, Orléans und Le Mans. Ausgezeichnet mit dem Eisernen Kreuz II. Klasse avancierte er nach dem Frieden von Frankfurt Mitte Mai 1880 zum Major und wurde im Januar 1882 etatsmäßiger Stabsoffizier. Daran schloss sich von Dezember 1883 bis Ende August 1887 eine Verwendung als Kommandeur des I. Bataillons an. Anschließend wurde Richthofen als Oberstleutnant und etatsmäßiger Stabsoffizier in das Kaiser Franz Garde-Grenadier-Regiment Nr. 2 versetzt. Mit der Beförderung zum Oberst erhielt er am 24. März 1890 das Kommando über das in Wittenberg stationierte Infanterie-Regiment „Graf Tauentzien von Wittenberg“ (3. Brandenburgisches) Nr. 20 und kommandierte ab dem 25. März 1893 als Generalmajor die 22. Infanterie-Brigade in Breslau. Unter Verleihung des Roten Adlerordens II. Klasse mit Schwertern am Ringe stellte man ihn am 14. Mai 1894 in Genehmigung seines Abschiedsgesuches mit der gesetzlichen Pension zur Disposition. Nach seiner Verabschiedung erhielt Richthofen am 22. März 1897 noch den Charakter als Generalleutnant.