Мольтке разработал план кампании против Австрии как молниеносной войны. Мольтке решительно концентрировал войска на направлении главного удара в Богемии, оставив для борьбы против германских союзников Австрии незначительные силы и фактически оголив границу с Францией. Среди прусского генералитета этот план вызвал большие возражения (среди его противников оказался и военный министр Роон и все трое командующих армиями), но в ходе нескольких совещаний при короле Мольтке удалось убедить и генералов и самого короля в своей правоте. Благодаря плану Мольтке прусская армия получила преимущества быстрой мобилизации и сосредоточения. Австрийская армия потерпела ряд поражений в Богемии и Моравии, в сражении при Садове была окончательно разгромлена. План битвы при Садове целиком принадлежал Мольтке, основой плана была идея двух сходящихся ударов с целью расшатать позицию австрийцев и нарушить её связность. Несмотря на неблагоприятное стечение обстоятельств (пруссаков подвела техника — Эльбская армия не получила вовремя приказа на атаку из-за порчи телеграфа), план Мольтке удался, и австрийская армия была разбита. Сам он с началом войны был назначен начальником полевого штаба при короле, а фактически принял на себя руководство боевыми действиями на главном театре военных действий (впрочем, титулованные командующие прусскими армиями немало противодействовали его распоряжениям, и Мольтке часто приходилось обращаться к помощи короля). Так или иначе полный успех задуманного и осуществленного им блицкрига наконец-то вывел Мольтке и возглавляемый им Генеральный штаб на первые роли в прусской армии, а самого Мольтке сделал национальным героем. 8 июня 1866 года он был произведён в генералы от инфантерии.