Im letzten Kriegsjahr 1648 erhielt er endlich den langersehnten Oberbefehl über die kaiserliche Armee und übernahm noch für kurze Zeit als Nachfolger des gefallenen Generals Holzappel das Kommando über die kaiserlich-bayerischen Streitkräfte. Er stoppte zunächst zusammen mit den Bayern unter Hunolstein den Vormarsch der schwedisch-französischen Armee am Inn und konnte im Oktober den feindlichen Kräften durch Reiterverbände unter Werth und Enkevort in der Schlacht bei Dachau eine letzte Niederlage beibringen. Während sich das gegnerische Heer über den Lech zurückzog, sandte Piccolomini noch Verstärkung für das von den Schweden belagerte Prag nach Böhmen, die durch das baldige Kriegsende nicht mehr zum Einsatz kam.