Бисмарк в это время постоянно ощущал недомогание. Обострились его отношения с Вильгельмом. Однако прошение Бисмарка об отставке король отклонил: «Ваше имя в истории Пруссии стоит выше, чем имя любого другого государственного деятеля. И его я должен потерять? Никогда!»
Германский таможенный союз не оправдал ожиданий Бисмарка. Депутаты южных государств решительно сопротивлялись объединению. Чтобы сплотить нацию, Бисмарку требовалась война. Он знал, что Франция не заключила формального союза ни с одним из европейских государств. Нужен был только предлог для войны. И вскоре он нашелся.
В 1870 году на испанский престол была выдвинута кандидатура принца Леопольда, представителя Гогенцоллернов. Во Франции разразилась буря протеста. Король Вильгельм I отозвал кандидатуру принца. Таким образом, Франция могла считать себя удовлетворенной, но она допустила такой же грубый промах, как и Австрия в 1866 году. 13 июля на курорте Бад-Эмс французский посол Бенедетти потребовал от Вильгельма гарантий, что кандидатура Леопольда не возникнет и в будущем.
Король направил Бисмарку подробную депешу о беседе в Бад-Эмсе. Прежде чем ее обнародовать, канцлер так сократил и отредактировал ее, что создалось впечатление, будто требования Франции носят ультимативный характер. По всей Германии поднялась волна национального возмущения, прежде всего в южногерманских государствах. В свою очередь, «ответ» Франции – объявление Пруссии войны 19 июля 1870 года – для правительств южногерманских государств явился прецедентом, предусмотренным условиями оборонительного союза с Пруссией. Впрочем, и без договора в условиях национального подъема все государства готовы были вступить в схватку.
Нейтралитет России был гарантирован. Англия также заявила о своем невмешательстве, после того как Бисмарк передал в «Таймс» документы о притязаниях Франции на Бельгию, которые проявились в ходе франко-прусских переговоров в июле – августе 1866 года.
Первые дни войны принесли успех Германскому союзу. В начале августа 1870 года Бисмарк присоединился к требованию общественности Германии об отделении Эльзаса и части Лотарингии от Франции. Это решение объяснялось в первую очередь его концепцией европейского равновесия, которого, как он считал, можно добиться путем ослабления Франции и выравнивания численности французов и немцев.
Несмотря на успехи прусских и южногерманских войск и последовавшую 2 сентября 1870 года капитуляцию под Седаном одной из двух французских армий, блицкриг не повторился. Бисмарк отклонил мир на основе территориальной неприкосновенности Франции и признания объединения всей Германии (за исключением Австрии) под эгидой Пруссии. Франция продолжила войну с удвоенной энергией.
Осенью 1870 года южногерманские государства подписали соглашения о вхождении в Северогерманский союз. Так родилась Германская империя. 18 января 1871 года в Зеркальной зале Версальского дворца, в торжественной обстановке Вильгельм I был провозглашен императором. 21 марта в Берлине в Белом зале королевского дворца Вильгельм I выступил на первом заседании Германского рейхстага. Бисмарк получил титул наследного князя, имение Фридрихсру, которое наряду с Варцином стало его любимым местом отдыха.
16 апреля 1871 года был принята конституция Германской империи. Бисмарк получил титул имперского канцлера вместе с обязанностями премьер-министра и министра иностранных дел союзного государства Пруссии.
Война с Францией завершилась Франкфуртским миром (1871), сохранившим положение Франции как великой державы. В 1871 году ни одна из сторон не предполагала, что Франкфуртский договор просуществует более сорока лет. Бисмарк старался объединить Европу против Франции. Наиболее безопасной комбинацией для Германии был образованный в 1873 году Союз трех императоров (Россия, Австро-Венгрия и Германия). По выражению канцлера, он перекинул мост в Вену и в то же время сохранил мост, соединяющий Берлин с Санкт-Петербургом. Бисмарк оставлял за собой свободу дипломатического маневра в отношениях между Англией и Россией, а также Россией и Австрией. 15 июня 1877 года в «Киссингском диктате» он рассматривает схему идеальной для Германии расстановки сил в Европе: «все державы, за исключением Франции, нуждаются в нас и по возможности воздерживаются от коалиций против нас, основанных на их связях друг с другом».
Но Союз трех императоров не выдержал испытание Балканским кризисом. Начавшееся в 1875 году восстание на Балканах служило лишь прологом к тому славянскому освободительному движению против турок, которое должно было привести к войне 1877 года между Россией и Портой.