ヘルムート・カール・ベルンハルト・フォン・モルトケ
続々とやってくる前線部隊の救援要請の伝令に対してもモルトケは冷静であり、作戦を変更しようとはしなかった。この時、心配になった宰相ビスマルクが葉巻をモルトケに勧めた。それに対してモルトケは目の前に出された葉巻入れの中の葉巻をじっくり見比べて、出来の良いものを選んだ。これを見たビスマルクは「作戦立案者がこれだけ落ち着いていれば大丈夫であろう」と安堵したという逸話がある。
やがてエルベ軍とフリードリヒ皇太子率いる第二軍が到着して右側面から攻勢をかけたことで形勢は逆転し、オーストリア軍は総崩れとなった。モルトケは第二軍にエルベ川左岸から攻撃をかけさせてエルベ軍の攻撃と対応してオーストリア軍を包囲しようとしたが、まだこの頃のモルトケの権威は微妙なものだったので、指揮官たちは分散進撃で各個撃破されることを恐れて、一度他の部隊と集合してから戦闘に入らせる者が多かった。結果正面戦闘になり、オーストリア軍の砲兵と騎兵隊の有効な反撃を受けて、追撃は不徹底に終わり、オーストリア軍はエルベ川、ドナウ川を越えてウィーン向けて撤退することに成功した。
ともあれ戦争には勝利し、モルトケはヴィルヘルム1世に「陛下は本日の戦闘に勝利されただけではなく、今回の戦争にも勝利されました」と報告したという。この勝利はモルトケの包囲作戦の成功もあったが、同時にプロイセン軍が元込め式のドライゼ銃を採用していたおかげでもある。元込め式は連射の速度が速かったので、(先のイタリア統一戦争の教訓で)銃剣突撃を果敢に仕掛けてきたオーストリア軍を蹴散らすことができたのであった。
ケーニヒグレーツの勝利でプロイセン軍はウィーンから60キロの位置にあるニコルスブルクへ進撃した。
モルトケの生きた時代は、それ以前の時代に前例がないほど急速に技術が進歩した時代である。鉄道と電信という新技術の登場で軍事も大幅に変革された。とはいえ黎明期であったからその技術は未熟であり、発展の展望も未知数だった。しかしモルトケは新技術の積極的な利用を躊躇わなかった。モルトケは鉄道と電信を積極的に軍事利用しようとした最初の人物だった。
しかし当時の未熟な技術では鉄道や電信が故障や事故など不測の事態を起こすことも多かった。それでもスムーズに分散進撃や包囲集中攻撃を行うため、モルトケは現場指揮官の自主性を大事にした。現場指揮官には全体的な目的を承知させるための訓令を出すにとどめ、彼らの独断を奨励した(訓令戦術)。ナポレオンの軍隊の将軍がほとんど自主権を持たなかったこととは対照的であった。
もちろん現場指揮官の独断によって全体の計画が破たんする場合もあり得るが(前述した普仏戦争緒戦のシュタインメッツ大将の事例のように)、モルトケはそれを批判するより、利用する戦略修正に全力を挙げるべきと考えていた。そしてモルトケはそれが巧みな人物だった。シュタインメッツ大将の事例もモルトケの全体的な戦略配置がよかったために致命傷になることはなかった。モルトケは「戦争は全てが不確実であり、確実なのは意志と実行力だけである。それが将帥の資産である。」と語っている。
6月14日にモルトケはドイツ中部と南部の中邦国担当のマイン軍にハノーファー王国とヘッセン大公国へ侵攻を開始させた。6月29日、バイエルン軍と合流すべく南進していたハノーファー軍が偶然マイン軍の真ん中に現れたため、モルトケは分散進撃・集中攻撃をかけるよう指示し、ランゲンザルツァの戦い(ドイツ語版)でハノーファー軍を降伏に追い込んだ。
一方エルベ軍は6月16日にザクセン王国へ侵攻していたが、ザクセン軍は戦闘を避けて撤退し、ベーメンのオーストリア軍に合流した。このオーストリア軍主力と決着をつけるべく、ザクセンにエルベ軍、シュレージエンに第一軍と第二軍を配置につけ、エルベ軍、第一軍、第二軍の三軍全部でもってベーメンのギッチンへ向けて進軍させた。指揮官たちの中にはナポレオン時代の観念に囚われて「分散進撃は各個撃破を受ける恐れがあり危険である。まずシュレージエンで全軍の合流を」と主張する者も多かったが、モルトケは「鉄道と電信が発展した現在ではその心配はない」とヴィルヘルム1世に進言して作戦を続行させた。
7月1日にオーストリア軍主力がケーニヒグレーツに集結しているとの報告を受けたモルトケは、オーストリア軍包囲の好機とみた。7月3日モルトケはケーニヒグレーツから最も遠い距離にいる第二軍(泥道に足を取られていた)に敵の右側面から攻撃するよう指示しつつ、勝機を逃さないため、第二軍やエルベ軍の到着を待たずに、敵との距離が最も近かった第1軍にオーストリア軍に攻撃をかけさせた(ケーニヒグレーツの戦い)。緒戦は第1軍単独で戦う羽目となったため、プロイセン軍に不利な情勢だった。
フランス軍、オーストリア軍ともに鉄道を利用して大軍団を投入していたが、大軍団は命令が伝達されにくく、両軍とも命令を待って無駄に停止している部隊が多いことに注目した。プロイセン軍の将校は命令がなくても砲火の方へ進軍するよう教育を受けているので、ここまでのことにはならないとしても、不安要素と考えたモルトケは日頃から「補給と進撃の分散と戦闘時の集結」の考えを指揮官たちに徹底させたうえで、指揮官の自主性・独断を尊重する気風作りを目指すようになった。
またこの戦争において火力はオーストリア軍の方が優れていたにもかかわらず、フランス軍の銃剣突撃がオーストリア軍に大打撃を与え、最終的にはフランスが勝利した。この結果に衝撃を受けたオーストリアは、白兵戦を再評価するようになっていくが、一方モルトケは白兵戦が強かったのではなく、オーストリア軍が撃つのが早すぎる散漫な射撃を行ったことがオーストリアの敗因と分析し、射撃の命令系統の強化がこの戦争の教訓と考えた。
こうしたモルトケのイタリア統一戦争研究の成果は1862年に参謀本部戦史部が『1859年のイタリア戦争』として刊行した。
この戦争中の1859年5月に中将に昇進した。
シュレースヴィヒとホルシュタインをめぐってプロイセンとオーストリアの対立が深まると、モルトケはオーストリアとの戦争は不可避と考えるようになった。一方ビスマルクは不可避とは考えていなかったが、国内外に有利な状況を作る手っ取り早い方法としてオーストリアとの戦争を志向した。こうして1866年2月のプロイセン御前会議は戦争の危険があってもこの問題で譲歩してはならないことが確認された。
モルトケはすでに1860年頃から対オーストリア作戦を策定していた。その時は守勢作戦だったが、軍制改革が進み、兵力が増強されたこと、またビスマルクの外交手腕でイタリアを同盟国に引き込み、またフランスとロシアの好意的中立が確保されたことにより攻勢的作戦に修正していった。
ビスマルクはナポレオン3世率いるフランスの動向を気にして一個軍団をライン川に残すことを主張したが、モルトケはベーメンに集結するであろうオーストリア軍主力の撃滅を優先すべきであることをヴィルヘルム1世に進言して認められた。