В 1850 году Мольтке был произведен в подполковники, в 1851-м – в полковники, а четыре года спустя – в генерал-майоры с назначением сопровождать сына наследного принца Вильгельма, принца Фридриха (впоследствии – императора Фридриха III) в Санкт-Петербург, Москву, Париж и Лондон. Это путешествие дало Мольтке возможность изучить быт, нравы и обычаи важнейших дворов Европы, увидеть и оценить их армии и командный состав.
В 1857 году Мольтке был назначен на пост начальника Генерального штаба и получил полную возможность воплотить в жизнь свои идеи. Старую систему прусской армии Мольтке усовершенствовал, поставив целью создать такую армию, которая была бы всегда готова к полному напряжению своих сил. Он достиг этого созданием однообразных по силе и устройству высших войсковых единиц и подготовкой резерва, чтобы с момента объявления войны иметь большую готовность, превосходство в силах, а следовательно, и инициативу в действиях.
Мольтке основывал всю мирную подготовку на строгом расчете, доходившем до мелочей предусмотрительности, на устранении возможных случайностей. Среди своих подчиненных Мольтке неустанно проводил идею, что первое же столкновение с противником есть экзамен всех соображений и расчетов и не выдержать этот экзамен – значит доказать несостоятельность высшего командного состава армии.
При Мольтке было дано истинное назначение прусско-германскому Генеральному штабу, который должен был тщательно изучать не только военные, но и политические, технические, промышленные условия, учитывать их влияние на ведение войны и стараться использовать их наилучшим образом в военное время.
Вступив в роль стратега 64 лет от роду, не командовав до этого времени какой бы то ни было крупной войсковой массой, Мольтке, тем не менее, сразу показал себя человеком, вполне привычным к командованию войсками, и управлял ими твердо и без колебаний. Успешно разрешив сложную задачу управления полумиллионной армией путем разделения ее на несколько отдельных армий, Мольтке оставил за собой лишь постановку общих целей, детали же управления предоставил командующим армиями. Он вмешивался в детали исполнения в случае крайней необходимости.
Перед началом войны 1866 года был созван военный совет, на котором Мольтке доложил свой план действий против Австрии. Против этого плана высказался начальник штаба 1-й армии генерал Фохтс-Рец, но военный совет принял план Мольтке, который воспроизвел план Фридриха Великого 1757 года – наступление на Богемию по горным проходам.
В целях выигрыша времени Мольтке использовал все имевшиеся в его распоряжении железные дороги для переброски прусских войск на фронт протяженностью свыше 400 километров.
Война 1866 года внушила прусской армии безграничную веру в свои силы и в военные таланты руководителя Генерального штаба.
Считая выгодным использовать сложившийся успех, Мольтке полагал необходимым уже весной 1867 году начать наступательную войну против Франции. Еще в 1855 году, побывав в Париже и познакомившись с французским генералитетом, Мольтке не мог не заметить признаки близкого падения французской монархии с ее внешне блестящей армией. От него не ускользнули либерализм дешевого сорта, нелюбовь французского общества к офицерам, отсутствие военных знаний и застой военной мысли у большей части офицерского состава французских войск. Редактируя историю итальянской войны 1859 года, Мольтке понял, что хотя французская армия и одержала победу, однако при этом давно утратила былые наполеоновские традиции. Никаких улучшений сделано не было, и во французской армии господствовала полная беспечность: отсутствовали серьезные резервы, материальная часть была недостаточно полной.
Ситуация, однако, не благоприятствовала немедленному началу военных действий, и потому нападение было временно отложено. Зимой 1868–1969 годов Мольтке составил новый план войны и уже весной представил его на рассмотрение Вильгельму I. Составленный Мольтке план действий против Франции был принят Вильгельмом I без обсуждения его на военном совете.
Свою идею войны с Францией Мольтке почти целиком заимствовал у Клаузевица. Она заключалась в том, чтобы вторгнуться во Францию тремя параллельными колоннами, проходя между Мецем и Страсбургом, и, отбросив все французские войска к северу, изолировать их там от остальной Франции и от Парижа. Мольтке основывал свой успех на более быстрой мобилизации, на превосходстве в силах, на уверенности застать французов врасплох, в минуту их приготовления к войне, и на вероятности встретить у противника крайнюю нерешительность в предположениях и планах действий, а следовательно, на возможности сразу же нанести ряд сильных ударов. Мольтке принял во внимание и не выгодные для себя условия, учитывая возможные случайности и способы противодействия противника.
В соответствии с доктриной Клаузевица Мольтке искал тактический успех простейшим путем и, отказываясь от обходов, которые в это время были уже легко обнаруживаемы противником, довольствовался охватами, представляющими меньший риск.
Все это блестяще проявилось во Франко-германской войне 1870–1871 годов, руководство в которой боевыми действиями всех германских вооруженных сил осуществлял непосредственно Мольтке.
В 1870 году Мольтке собирался дать сражение французским войскам на реке Саар, где должны были сосредоточиться все три его армии. План Мольтке не был осуществлен в результате того, что французские войска оказались парализованными значительно раньше, чем Мольтке приступил к реализации своего замысла. Все объяснялось тем, что 3-я немецкая армия (которой командовал кронпринц Фридрих Вильгельм), действовавшая на левом фланге, пересекла границу далеко к востоку и разбила французский отряд у Вейсенбурга. Затем, продолжая наступление, она окружила и разгромила под Вертом (50 километров южнее Мангейма) правофланговый корпус французов раньше, чем успели подойти другие французские войска. Влияние этих случайных, разрозненных боев оказалось важнее спланированного крупного сражения. Теперь вместо соединения с главными силами армии кронпринца была предоставлена возможность двигаться самостоятельно на большом удалении от основной группировки противника. Поэтому она не принимала участия в плохо организованных сражениях под Вьонвилем и Гравелотом, тем более что расположение там французских войск было таковым, что она едва ли смогла действовать там с пользой, даже если бы находилась ближе. В результате 3-я армия невольно сыграла важную роль на завершающем этапе сражения.
Когда главные силы французской армии, выстоявшие в сражении под Гравелотом, отошли в сторону одного из своих флангов и к Мецу, они легко могли оторваться от выдохшихся 1-й и 2-й немецких армий. Однако, опасаясь перехвата его войск 3-й немецкой армией, Базен решил закрепиться в Меце. Это дало возможность немцам восстановить взаимодействие, а французы, напротив, утратили его в период бездеятельности, который наступил после того, как они покинули открытое поле. В результате Мак-Магон вынужден был начать свои плохо продуманные и еще хуже осуществленные действия по оказанию помощи Мецу.
3-я армия по-прежнему беспрепятственно двигалась к Парижу и теперь круто изменила направление своего движения с западного на северное, обошла с фланга армию Мак-Магона и вышла ей в тыл. Все это привело к окружению французской армии, и она была вынуждена капитулировать в Седане.