Vào ngày 3 tháng 12 năm 1870, quân của Friedrich Karl, phối hợp với đội quân của Đại Công tước xứ Mecklenburg, đánh tan quân Pháp ở Chevilly và Chilliers-aux-Bois và buộc địch phải rút vào Orléans. Quân Đức giành lại thành phố này vào ngày 5 tháng 11. Chiến thắng này đem lại cho Đức hơn 1 vạn tù binh và gần 80 khẩu đại bác. Sau đó, vị thân vương tiếp tục kéo quân đến Tours. Vào ngày 12 tháng 12, ông dời tổng hành dinh đến Beaugency, nơi Đại Công tước xứ Mecklenburg đã đánh thắng một đạo quân lớn của Pháp trong mấy ngày trước đó. Quân ông chiếm giữ Blois vào ngày 13 tháng 12 và Vendôme ngày 16 tháng 12. Đến thời điểm này, Tập đoàn quân Loire đã bị giảm xuống còn nửa quân số. Ngày 4 tháng 1 năm 1871, sau khi đã chuẩn bị chu đáo, Friedrich Karl phát động tấn công. Vào ngày 6 tháng 1, ông đánh vào một đạo quân Pháp đang tiến đến Vendôme, buộc địch phải chạy về Azay và Montoire. Trong hàng loạt cuộc giao chiến ác liệt diễn ra vào hôm sau, quân ông lần lượt đánh chiếm Nogent-le-Rotrou, Sarg, Savigny vã La Chartre, rồi vào ngày 8 tháng 1, quân Pháp thua chạy khỏi St. Calais và Bouloirc. Cuối cùng, Friedrich Karl đại phá Tập đoàn quân Loire trong trận Le Mans, làm chủ Le Mans vào ngày 12 tháng 1, đồng thời chiếm được các cứ điểm St. Comeille phía đông nam Le Mans.