Als Major, seit dem 9. Mai 1859, wurde Mühlbauer zum 10. Infanterieregiment versetzt und dort am 5. Juli 1866 zum Oberstleutnant befördert. Als solcher nahm er am Feldzug gegen Preußen während des Deutschen Krieges teil, und kämpfte unter anderem in der Schlacht bei Kissingen am 10. Juli 1866. Am 12. Mai 1869 zum Oberst im 5. Infanterieregiment befördert, nahm er mit dieser Einheit 1870 bis 1871 am Deutsch-Französischen Krieg teil. Für seine Verdienste während der Schlachten bei Weißenburg und Wörth am 4. und 6. August 1870, wurde Mühlbauer im Armeebefehl vom 30. August 1870 mit dem Ritterkreuz 1. Klasse des Militär-Verdienstordens und dem Eisernen Kreuz 2. Klasse ausgezeichnet. Ein am 2. Dezember 1870 zu Chatenay bei Paris unter dem Vorsitz von General Jakob von Hartmann abgehaltenes Ordenskapitel des Militär-Max-Joseph-Ordens sprach sich einstimmig für die Aufnahme Mühlbauers in den Orden aus. Mit Armeebefehl vom 22. Dezember 1870 wurde er, wegen seiner tapferen Verteidigung und Behauptung der wichtigen Ortschaft Chatillon vor Paris während des Gefechtes bei Bagneux am 13. Oktober 1870, als Ritter in den Militär-Max-Joseph-Orden aufgenommen. Damit verbunden war eine Erhebung in den persönlichen Adelsstand im Königreich Bayern. Für seine Leistungen während des Feldzuges erhielt er außerdem am 29. März 1871 das Komturkreuz II. Klasse des hessischen Verdienstordens Philipps des Großmütigen und am 30. Juni 1871 das Komturkreuz II. Klasse des hessischen Ludwigsordens sowie am 31. Juli 1871 das Eiserne Kreuz 1. Klasse.