這場戰役中法軍士兵表現極爲勇敢，而普魯士各軍也是逐次投入兵力，奮力戰鬥。雙方激戰競日，不分勝負，普魯士第11軍按照事先定好的計劃，滲透入法軍的後方，麥克馬洪害怕被普軍包圍，下令後撤。擔任掩護的法軍兩個騎兵旅向普軍的密集步兵隊形發動衝鋒，傷亡了四分之三。這兩天的戰鬥中，法軍共損失25000人。普軍損失則比法軍嚴重，但是戰略上普軍獲得了勝利：麥克馬洪被迫從斯特拉斯堡後撤，顧不上北邊隔着孚日山脈的巴贊集團軍，一路向西撤過梅斯，一直向大後方夏龍退卻。法軍的進攻一開始便極不順利。
西面靠北集結在梅斯的北路法軍的進攻同樣不順利。8月2日法軍萊茵軍團主力進攻萊茵河東岸的薩爾布呂肯，連戰前偵察都沒有，普魯士守軍3個連抵擋一陣之後撤退，法國報紙吹噓成“英勇的法國戰士粉碎普軍3個師”。原本普魯士的計劃，是第1和第2集團軍抵擋法軍主力，讓第3集團軍從南方包抄法軍後路。聽到薩爾布呂肯發生戰鬥，第1集團軍司令斯坦梅茨上將按捺不住，立即揮軍迎擊，於是普軍第2集團軍亦從凱撒斯勞滕出動策應。
8月4日，普軍第1集團軍的先頭部隊遭遇從薩爾布呂肯撤退下來的法軍，普軍第14師不等上級命令率先投入戰鬥，仰攻法軍既設陣地，傷亡很大，但是普軍附近部隊按照傳統聽到炮聲立即來援，而法軍雖然處於兵力優勢，但是由於普軍出其不意，又沒有友鄰援助，3軍軍長弗羅薩德將軍擔心己方地位過於突出，決定於夜間撤退。這次交戰普軍損失4500人，法軍損失2000人。從損失上講普軍較大，但是在戰略上，由於這次交戰和南面的伍爾斯戰役，法國萊茵軍團主力處以孤立突出地位，以至於法軍軍心開始動搖了。
薩爾布呂肯和伍爾斯兩次戰役，普軍都沒有追擊，他們已經摸清了法軍態勢，準備按照既定方案尋找法國梅斯的萊茵軍團決戰：正面1、2集團軍逐退當面法軍，使法國人縮回梅斯基地。南方第3集團軍擊敗法國斯特拉斯堡軍團後，正從法軍右翼包抄，大軍雲集。萊茵軍團18萬大軍是法國野戰軍的主力，現在龜縮在梅斯不知何去何從。拿破崙三世這時意識到了法軍地位過於突出，果斷的下令撤退。此時普軍正準備在梅斯兩側渡過摩澤爾河，迂迴法軍兩翼，這時法國最高統帥部還矇在鼓裡，只是知道梅斯的糧食缺乏，建議後撤，但此時拿破崙三世已經定下了西撤的決心，他的意圖是先向40英里以西的凡爾登撤退，然後再向西撤50英里，跟夏龍的麥克馬洪軍團會合。
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和開戰初始時的一意進攻不同，此時的拿破崙三世撤退的決心十分堅定，彷彿變了一個人，令手下的將軍們爲之驚奇不已。軍事觀察家們則將拿破崙三世的表現歸結於普軍的猛烈炮火給法軍造成的巨大殺傷影響了皇帝的戰爭意志。
法軍已經決心撤退，但執行起來卻拖拖拉拉，在一片混亂中耽誤了3個小時，好在被洪水沖垮了摩澤爾河上的橋樑之前平安的撤到了對岸。而普軍起先沒有發現法軍行動，只是計劃渡過摩澤爾河後繼續向西進作深遠的大包圍。但是普魯士第7軍戈爾茨少將的旅發現法軍有撤退意圖，便主動追上來並開火，接着，曼陀菲爾將軍的第1軍也投入戰鬥，一場遭遇戰下來，普魯士軍隊損失了8000人，法軍又損失了6500人，儘管這一次法軍的損失較小，但是法軍撤退的進程卻險些被普軍遏制住了。
在巴黎，攝政的歐仁妮皇后在得知前線慘敗，法軍正在撤退的消息後，怒不可遏，她一再要求統帥部下令阻止法軍撤退，並且新自給拿破崙三世發去了電報，要求丈夫停止撤退的腳步，但拿破崙三世對她的怒氣衝衝的指責根本不予理會。
第二天，幾乎喪膽的法皇拿破崙三世把總司令職務（不但指揮萊茵軍團，而且可以指揮夏龍軍團）交給巴贊元帥，自己帶隨從脫離部隊，奔向夏龍，指令巴贊帶大部隊按原計劃由東南轉西向夏龍撤退。同一天，剛剛截住撤退法軍的普魯士軍隊，也不知道這是萊茵軍團18萬大軍的總退卻，還以爲法軍人少，繼續向滯留在梅斯以東的部分法軍部隊發動進攻。勃萊道將軍的騎兵旅衝向法軍密集隊形，這次衝鋒，後來以“勃萊道死亡衝鋒”聞名，普軍硬是突破法軍兩道密集火網，但是又被法軍騎兵包圍，最後僅一半兵力突圍殺回。
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