由于之前“战无不胜”的作战经历给了法国人以极度自信，法军士兵居然认为普鲁士不堪一击，在集结尚未完成的时候，就雄赳赳、气昂昂、乱哄哄的跨过了莱茵河。南路麦克马洪元帅的斯特拉斯堡军团8月4日仅以一个师抢占了威森堡，普鲁士王太子第3集团军的第5军当即反击，另有两个军助攻，以5万人对付法军6000人，法军受到突袭，师长被杀，几乎全师覆灭。翌日，在西南15英里处，继续挺进的普军第5军撞进法国第6军阵地，这里集结了法军5个步兵师和1个骑兵师共42000名步兵和6000骑兵。交战前法军自己就乱作一团：他们既没有侦察，也没有岗哨，50000大军仅有6000份口粮，关心自己公民权利和福利的法军士兵们怨声载道，好不容易在当天上午运到了大批粮食，法军士兵们正在做饭，普军就赶到了。普鲁士第5军先头部队毫不停顿地投入战斗，不久第3集团军各军赶到，陆续投入交战，麦克马洪的斯特拉斯堡集团军各部也前来增援，于是一场遭遇战最终演变成了两军南部主力集团军的大战。
这场战役中法军士兵表现极为勇敢，而普鲁士各军也是逐次投入兵力，奋力战斗。双方激战竞日，不分胜负，普鲁士第11军按照事先定好的计划，渗透入法军的后方，麦克马洪害怕被普军包围，下令后撤。担任掩护的法军两个骑兵旅向普军的密集步兵队形发动冲锋，伤亡了四分之三。这两天的战斗中，法军共损失25000人。普军损失则比法军严重，但是战略上普军获得了胜利：麦克马洪被迫从斯特拉斯堡后撤，顾不上北边隔着孚日山脉的巴赞集团军，一路向西撤过梅斯，一直向大后方夏龙退却。法军的进攻一开始便极不顺利。
西面靠北集结在梅斯的北路法军的进攻同样不顺利。8月2日法军莱茵军团主力进攻莱茵河东岸的萨尔布吕肯，连战前侦察都没有，普鲁士守军3个连抵挡一阵之后撤退，法国报纸吹嘘成“英勇的法国战士粉碎普军3个师”。原本普鲁士的计划，是第1和第2集团军抵挡法军主力，让第3集团军从南方包抄法军后路。听到萨尔布吕肯发生战斗，第1集团军司令斯坦梅茨上将按捺不住，立即挥军迎击，于是普军第2集团军亦从凯撒斯劳滕出动策应。
8月4日，普军第1集团军的先头部队遭遇从萨尔布吕肯撤退下来的法军，普军第14师不等上级命令率先投入战斗，仰攻法军既设阵地，伤亡很大，但是普军附近部队按照传统听到炮声立即来援，而法军虽然处于兵力优势，但是由于普军出其不意，又没有友邻援助，3军军长弗罗萨德将军担心己方地位过于突出，决定于夜间撤退。这次交战普军损失4500人，法军损失2000人。从损失上讲普军较大，但是在战略上，由于这次交战和南面的伍尔斯战役，法国莱茵军团主力处以孤立突出地位，以至于法军军心开始动摇了。
萨尔布吕肯和伍尔斯两次战役，普军都没有追击，他们已经摸清了法军态势，准备按照既定方案寻找法国梅斯的莱茵军团决战：正面1、2集团军逐退当面法军，使法国人缩回梅斯基地。南方第3集团军击败法国斯特拉斯堡军团后，正从法军右翼包抄，大军云集。莱茵军团18万大军是法国野战军的主力，现在龟缩在梅斯不知何去何从。拿破仑三世这时意识到了法军地位过于突出，果断的下令撤退。此时普军正准备在梅斯两侧渡过摩泽尔河，迂回法军两翼，这时法国最高统帅部还蒙在鼓里，只是知道梅斯的粮食缺乏，建议后撤，但此时拿破仑三世已经定下了西撤的决心，他的意图是先向40英里以西的凡尔登撤退，然后再向西撤50英里，跟夏龙的麦克马洪军团会合。
和开战初始时的一意进攻不同，此时的拿破仑三世撤退的决心十分坚定，仿佛变了一个人，令手下的将军们为之惊奇不已。军事观察家们则将拿破仑三世的表现归结于普军的猛烈炮火给法军造成的巨大杀伤影响了皇帝的战争意志。
法军已经决心撤退，但执行起来却拖拖拉拉，在一片混乱中耽误了3个小时，好在被洪水冲垮了摩泽尔河上的桥梁之前平安的撤到了对岸。而普军起先没有发现法军行动，只是计划渡过摩泽尔河后继续向西进作深远的大包围。但是普鲁士第7军戈尔茨少将的旅发现法军有撤退意图，便主动追上来并开火，接着，曼陀菲尔将军的第1军也投入战斗，一场遭遇战下来，普鲁士军队损失了8000人，法军又损失了6500人，尽管这一次法军的损失较小，但是法军撤退的进程却险些被普军遏制住了。
在巴黎，摄政的欧仁妮皇后在得知前线惨败，法军正在撤退的消息后，怒不可遏，她一再要求统帅部下令阻止法军撤退，并且新自给拿破仑三世发去了电报，要求丈夫停止撤退的脚步，但拿破仑三世对她的怒气冲冲的指责根本不予理会。
第二天，几乎丧胆的法皇拿破仑三世把总司令职务交给巴赞元帅，自己带随从脱离部队，奔向夏龙，指令巴赞带大部队按原计划由东南转西向夏龙撤退。同一天，刚刚截住撤退法军的普鲁士军队，也不知道这是莱茵军团18万大军的总退却，还以为法军人少，继续向滞留在梅斯以东的部分法军部队发动进攻。勃莱道将军的骑兵旅冲向法军密集队形，这次冲锋，后来以“勃莱道死亡冲锋”闻名，普军硬是突破法军两道密集火网，但是又被法军骑兵包围，最后仅一半兵力突围杀回。
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