Da marskal Achille Bazaine trak 170.000 franske tropper tilbage ind i fæstningen ved Metz den 19. august, tildelte han Napoleon IIIs håb om at afvise de preussiske angribere et dødbringende slag. Den eneste franske hær i felten var nu den under Comte de MacMahon ved Chalons-sur-Marne. Den franske kejser tog personligt ledelsen og marcherede disse 130.000 tropper mod nordøst, fast besluttet på at undsætte Metz selv med prisen at afdække Paris. Men tiden var gået for Frankrig. General (senere grev) Helmuth von Moltke, chef for den preussiske generalstab, havde allerede blokeret Metz med en preussisk styrke, mens han dannede en ny Meuse-armé (under kronprinsen af Sachsen) for et angreb mod Chalons. Dette fremstød afbøjede kejserens armé nordpå, væk fra Metz, den 29. august. I stedet for at vende om og forsvare Paris, trak franskmændene sig tilbage til den lille grænsefæstning ved Sedan. Hertil, mod nord, rykkede den 3. preussiske armé (under kronprins Frederick William), som Molte havde kaldt tilbage fra en march mod Paris. Fælden klappede sammen da de to preussiske arméer nærmede sig Illy fra både nord og syd. Den 1. september gjorde franskmændene et desperat forsøg på at kæmpe sig vej ud, men de preussiske omringningslinjer holdt stand mod en pris på næsten 9.000 dræbte og sårede. Franske tab var 3.000 dræbte, 14.000 sårede, og 20.000 taget til fange. Både Napoleon III og MacMahon (som var såret) overgav deres sværd. Den følgende dag fuldførte general Emmanuel de Wimpffen, som havde efterfulgt MacMahon, kapitulationen for de 82.000 belejrede franske tropper. Det var et af de mest knusende nederlag i fransk historie. De sejrrige preussere marcherede sydpå mod Paris.