Helmuth Karl Bernhard von Moltke
Tổng tham mưu trưởng quân đội Phổ > Chiến tranh Pháp-Đức > Diễn tiến chiến dịch > Thanh toán các tập đoàn quân Pháp

Nhận định lại tình hình, Moltke quyết định để Tập đoàn quân số 3 truy đuổi các quân đoàn I, V và VII của MacMahon trong khi các Tập đoàn quân số 1 và 2 "xử lý" Bazaine. Moltke đơn thuần phớt lờ Metz và điều quân vượt tuyến đường rút của địch. Ông huy động Tập đoàn quân số 1 và Tập đoàn quân số 2 khép kín quân Pháp từ hướng nam. Ngày 16 tháng 8, các quân đoàn III (tướng Alvensleben) và X (tướng Voigts-Rhetz) của Tập đoàn quân số 2, do tin là mình đang gặp phải hậu quân Pháp, đã tiến công toàn bộ Tập đoàn quân Rhine ở Vionville - Mars-la-Tour. Các đợt tấn công của bộ binh Phổ sớm bị chặn đứng, song lực lượng pháo binh thiện chiến của Phổ, vốn được cải tiến rất nhiều kể từ sau năm 1866, đã cứu vãn họ khỏi một thất bại nặng nề. Trận đánh kết thúc trong màn đêm với thiệt hại rất lớn cho cả hai bên tham chiến. Mặc dù không phe nào giành thắng lợi rõ rệt, quân của Moltke đã khóa được đường rút của Tập đoàn quân Rhine về Verdun, buộc Bazaine phải rút quân trở lại hướng Metz.
Trận đánh lớn tiếp theo bùng nổ ở Gravelotte-St. Privat ngày 18 tháng 8 trên một thế trận đảo ngược: các Tập đoàn quân số 1 và 2 dựa lưng về Paris ở hướng tây trong khi Tập đoàn quân Rhine dựa lưng về biên giới với Đức. Moltke dự định dùng đại bác giã nhừ phòng tuyến quân Pháp, rồi thọc sườn quân Pháp quanh St. Privat và hợp vây chiến tuyến quân Pháp từ phía bắc sang phía nam. Tuy nhiên, các thuộc cấp của ông đã phát động những đợt tấn công trực diện vào tuyến phòng ngự của Pháp trên các cao điểm chế ngự trận địa. Các đợt tấn công của quân Đức bị chặn đánh với thiệt hại hết sức nặng nề. Mặc dù vậy, bộ binh của Moltke với sự hỗ trợ đắc lực của pháo binh cuối cùng đã đánh chiếm được các cao điểm phía trên Metz và ép địch rút xuống pháo đài sau một ngày giao tranh khốc liệt. Dù Moltke từng viết "cuộc vây hãm Metz không nằm trong kế hoạch ban đầu của chiến dịch", giờ đây ông quyết định tiến hành bao vây pháo đài.
Vua Wilhelm I tin rằng chiến thắng Gravelotte đã quyết định cục diện của chiến tranh, song Moltke vẫn không an tâm. Ông tách 3 quân đoàn khỏi Tập đoàn quân số 2 để hình thành Tập đoàn quân Maas do Thái tử Albert I của Sachsen chỉ huy. Trong khi Tập đoàn quân số 1 và 4 quân đoàn còn lại của Tập đoàn quân số 2 vây hãm Metz, những đạo binh hùng hậu của các Thái tử Phổ và Sachsen tiến về phía tây cho đến khi bắt kịp Tập đoàn quân Châlons mới được thành lập của MacMahon trong khi đạo này đang hành quân đi giải vây cho Metz. Sau khi Quân đoàn V thua trận Beaumont vào ngày 30 tháng 8,, quân của MacMahon phải rút vào Sedan trong ngày hôm sau. Bằng một cuộc tấn công gọng kìm, Moltke đã bao vây tiêu diệt Tập đoàn quân Châlons trong trận Sedan ngày 1 tháng 9. Mọi nỗ lực thoát vây của các đơn vị quân Pháp đều bị hỏa lực pháo binh và bộ binh của Moltke đập tan với thiệt hại hết sức nặng nề. Theo lời kể của viên sĩ quan tham mưu Alfred von Waldersee - người kế nhiệm tương lai của Moltke, trong bữa ăn tối với Bismarck, Roon, Moltke và các tướng lĩnh cấp cao vào đêm chiến thắng, Wilhelm I khen ngợi "người đã mài sắc lưỡi gươm cho ta, người đã sử dụng nó, và người đã dẫn đường đúng đắn cho các chính sách của ta".
Hôm sau, Napoléon III cùng toàn bộ 83.000 binh sĩ của Tập đoàn quân Châlons đầu hàng và bị bắt làm tù binh. Tập đoàn quân cuối cùng của Đế chế Pháp đã bị xóa sổ. Thắng lợi quyết định của Moltke ở Sedan đã khẳng định vai trò đặc biệt của học thuyết trận đánh hủy diệt (Kesselschlacht) trong nền tư tưởng quân sự Đức trước năm 1945. Sau đại thắng, ông phát động cuộc vây hãm Paris. Trên khắp nước Pháp, chính quyền Pháp thành lập các tập đoàn quân mới để giải nguy cho thủ đô, nhưng những đội quân này liên tiếp bị đánh tan. Metz thất thủ vào ngày 27 tháng 10. Cuối tháng 12 năm 1870, Bismarck ra lệnh nã đại bác vào Paris. Moltke phản đối hành động này vì ông cho rằng việc pháo kích là không cần thiết và thành phố sẽ bị buộc phải khuất phục sau vài tháng bỏ đói. Bismarck vẫn tiếp tục tiến hành pháo kích, nhưng suy tính của Moltke đã đúng. Trước tình trạng thiếu lương thực trầm trọng, Paris đầu hàng vào ngày 28 tháng 1 năm 1871. Tháng 3 năm đó, hai nước ký kết hiệp định đình chiến. Hòa ước Frankfurt vào ngày 10 tháng 5 năm 1871 đã đặt dấu chấm hết cho cuộc chiến.
Tháng 1 năm 1870, Thượng tá Julius von Verdy du Vernois, một trong những sĩ quan hàng đầu của Phổ, đã ca ngợi đức độ của vị tướng Tổng tham mưu trưởng qua cuốn nhật ký của mình: "Moltke [...] luôn theo sát bộ tham mưu của ông, và lúc nào cũng ân cần với tất cả chúng ta. Không ai phải nghe một lời nói nặng từ ông trong toàn bộ chiến dịch..." Theo Vernois, Moltke luôn "mộc mạc, vui tươi và khiêm tốn" với các thuộc cấp của mình. "Chúng tôi đều hạnh phúc được ở cùng với ông, đồng thời tuyệt đối yêu mến và tôn sùng ông. Nhưng bên ngoài phe nhóm nhỏ của chúng tôi, người ta chỉ có một thứ cảm xúc duy nhất và đó là sự thán phục đối với ông; ai cũng nói ông là một nhân cách lý tưởng mẫu mực".