Tilbake i Preussen ble han i 1842 major, i 1851 oberst og i 1856 generalmajor. I oktober 1857 ble han generalstabssjef og 1859 generalløytnant. Han planla felttoget mot Danmark i 1864, samt krigen mot Østerrike i 1866. Moltke ledet de tyske styrkene under den fransk-prøyssiske krig 1870-1871, som førte til opprettelsen av en tysk nasjonalstat. Under krigen ble han opphøyet i grevestanden og utnevnt til generalfeltmarskalk den 16. juni 1871, da den seierrike arméen holdt sitt inntog i Berlin.