7月2日黄昏，普军侦察骑兵在萨多瓦近郊发现了奥军主力。卡尔亲王决定在次日发起进攻。毛奇命令王储迅速向第一军团靠拢。偏偏这个时候两军之间的电报线（当时是有线电报）坏了。情景之下，毛奇只得命令两个军官快马加鞭，连夜赶往二十英里（32公里）外的第二军团司令部把命令传达给王储。两人在凌晨四点钟赶到了那里，王储接到命令立即部队撤营起程。另一方面，胆小的贝内德克被战争初期奥军的惨重伤亡吓坏了，一心想着快点停战。但心高气傲的奥皇弗朗茨·约瑟夫一世（就是萨拉热窝事件中遇刺王储斐迪南大公的老爸）不甘心前期的失败，命令贝内德克速与普军决战。但贝内德克根本没打算进攻，把提出主动进攻的参谋长和作战处长撤职，同时在萨多瓦和克尼格雷茨之间修筑了防御工事，打算消极防御。他的计划是：阻滞普军，保证奥军主力撤过易北河。毛奇的想法与之不谋而合。

7月3日态势如下：普军有两个军团：易北军团（39000人）和第一军团（85000人）共124000人；其当面之敌奥军北方军团则有205000之众。除了人数上占优，奥军有比普军射程更远的火炮在后方提供支援，两翼还有大批骑兵掩护。应该说，普军此时的胜算并不大。

3日清晨下了一场小雨，萨多瓦地区起了一层薄雾。拂晓时分，右翼普军首先发起进攻，占领了Bystrice河西岸的奥军阵地。8时左右，奥军炮兵开始还击，猛烈的炮火压得普军右翼比滕费尔德的部队抬不起头来。乘着这个机会，奥军左翼的萨克森军开始有序地后撤到身后的高地上，居高临下扫射普军右翼部队。比滕费尔德没有想到奥军火力如此猛烈，一时不敢全线进攻。同时，他把冯·舒勒准将指挥的七个前卫营从河东撤了回来，暂时转入防守。

中路的战斗也随即展开。原本负责保卫普军后卫的冯·弗朗斯基少将（von Fransecky）的普鲁士第七师此时也投入了进攻，并首先冲进了左前方的Swiep森林。森林里部署着奥2军和奥4军的部队，普7师没能将他们赶出森林，一时陷入了丛林战。但普7师一面与丛林里的奥军鏖战，一面还保护着普军的左翼，直到下午腓特烈王储率第二军团赶到。普军的进攻有条不紊地进行着，逐村逐屋地与奥军争夺。在后方观战的普鲁士国王威廉（后来的德皇威廉一世）见弗朗斯基打得十分辛苦，遂命令第一军团渡河前去支援。经过一番苦战，普军攻下了萨多瓦。然而恶战还在后头，当普第一军团挺进到森林附近时，奥军向普军发射烟雾弹，使普军减慢了进攻速度。接着，奥军又以烟雾为目标进行炮击，给普军以很大杀伤。Bystrice河虽然可以涉水过河，但是把大炮运过河就十分困难。得不到炮兵支援，普军就只有挨打的份。等到主攻的普8师和普4师好不容易冲出烟雾，又完全暴露在奥军的炮兵阵地前，奥军枪炮齐发，将普鲁士兵成片地撂倒。尽管此时形势一片大好，贝内德克却没发起骑兵冲锋冲击普军扩大战果，白白放走了这个取胜良机。战至中午，双方都投入了预备队，依然杀得难解难分。普军将领们都在焦急地向北看，希望王储的部队出现。因为奥军已经掌握了战场主动权，其密集的火力网使两个普军军团都无法发起新的攻势。攻守形势换了位，奥军向普军中央发起一波波猛攻，而普军只能竭力阻挡奥军的攻势。

但是渐渐地，战场局势又发生了变化。随着双方的距离越来越近，奥军的优势慢慢变成劣势。由于奥军从未训练炮手在近距如何作战，炮手们还是按老套路射击，结果炮弹大部分都从普鲁士人头上飞过去了。而且，奥4军是分批次零敲碎打地投入战斗，对普军的攻击力度明显不够。更要命的是奥军的武器相对落后普军，都是前装炮前装枪，射速上比普军慢许多。而普军的短射程火炮已经渡河架好，正好发挥作用。加上普军列装了后装的德莱赛“针枪”，可以采取卧姿装填，大大减少了伤亡。相比之下，奥军的前装枪还得站着装填，正好当了活靶子。

11时，战役的决定性时刻来临了。普7师经过苦战，已将大部分奥军逐出森林。突然一个叫卡尔·冯·波克（Colonel Carl von P?ckh）的奥军上校带领一个营向普7师发起敢死式的猛攻。普军猝不及防，竟被波克逐出森林。但是没等波克来得及高兴，一阵弹雨从奥军右侧袭来，横扫整个森林。全营非死即伤，波克也阵亡了。这阵齐射，正是来自第二军团的先头部队。

看到援军到来，普军顿时军心大振。饱受奥军“炮火筵席”的普8师立即打得顽强起来，连续打退奥军数个冲锋。中央的奥4军和奥2军见敌人援兵赶来，不免军心动摇，很快从攻势转为守势，并逐渐被赶回到出发时的防御阵地，把右翼亮给了普军。

下午14时30分，王储的主力100000人经过一个上午的行军，终于赶到了萨多瓦-克尼格雷茨战场，随即对奥军右翼发起进攻。在又一个反攻被粉碎后，奥军司令贝内德克下达了撤退的命令。普鲁士第一近卫师师长弗雷德里希·席勒·冯·盖尔特林根中将（Friedrich Hiller von G?rtringen）率部迅速杀入奥军炮兵阵地，将炮兵们杀得七零八落。但奥军有几个马拉炮连仗着机动性好仍在顽强抵抗。盖尔特林根见状就集中兵力消灭了一个死守原阵地的炮连，剩下的马上就吓跑了。

此时的奥军，步兵死伤惨重，又没有了炮兵与骑兵的支援。普鲁士第二军团铁流一般滚滚推进，突破了奥军的中央阵地，并攻下了奥军中央阵地的核心——赫卢姆村。另一头，处于普军右翼早上还在挨萨克森军打的易北军团此时也转入反攻。憋了一肚子气的普军士兵冲上高地，把子弹和炮弹统统倾泻在逃跑中的萨克森人头上。不久，普军攻下普罗布鲁兹村。奥军的左翼也玩完了。失去两翼掩护的奥匈帝国军如决堤的洪水一般没命地向后跑。

正在后方观战的普王威廉四世见形势一片大好，遂下令发起总攻。总攻刚一开始，奥军的一个骑兵旅长斐迪南·罗森兹维格·冯·德鲁维尔准将打了一个攻势凌厉的反冲锋。正在追击的普军第一近卫师被打了个措手不及，竟被奥军逼回了赫卢姆村。原来，奥军统帅贝内德克见大势已去，遂决定丢卒保车，命令德鲁维尔率部发起冲锋以掩护炮兵重新构筑防御阵地，从而掩护大部队撤退。15时左右，贝内德克下令全军撤退。这次自杀性的冲锋是萨多瓦-克尼格雷茨战役中奥军最后一次冲锋，使奥军大部得以逃离战场，但是德鲁维尔旅也付出了惨重代价——2000人伤亡或被俘。随着德鲁维尔旅冲锋的结束，普军也停止了追击。就这样，萨多瓦-克尼格雷茨战役在傍晚时分落下了帷幕。

这场战役是欧洲到那时为止规模最大的一场战役。同时，它的伤亡数字也是极高的。普军损失了360名军官、8812名士兵伤亡或失踪；奥军（包括萨克森军）则有1372名军官、43500名士兵伤亡或失踪，其中两万人被俘。奥军伤亡之所以很大除了战场、武器等因素外还有一个重要原因：军医伤亡很大。因为奥匈帝国拒绝签订《日内瓦公约》（历史上称为日内瓦第一公约。1864年8月22日，瑞士、法国、比利时、荷兰、葡萄牙等12国在日内瓦签订《改善战地武装部队伤者病者境遇之日内瓦公约》。公约规定了军队医院和医务人员的中立地位和伤病军人不论国籍应受到接待和照顾等。），因此奥军军医被视作战斗人员遭到普军杀伤。同时，在撤退时，奥军把大批伤病员扔在战场上任其自生自灭，也造成了大量伤亡。

萨多瓦-克尼格雷茨的胜利加快了普奥战争的进程。三个星期后，普奥签订停战协定。8月23日，普奥双方在奥匈帝国城市布拉格（今捷克首都）签订了《布拉格条约》，普鲁士获得石勒苏益格及汉诺威等地。奥地利退出德意志邦联。从此奥地利被排挤出德意志，普鲁士则成立了北德意志邦联，向着统一进程又迈出了一大步。

战局的发展同当时普遍的看法恰恰相反，普鲁士军队以典型的普鲁士方式作战：准备周到、行动迅速，采取攻势、速战速决。他们在很短的时间内就控制了整个北德意志。参与对普作战的几个小邦没有力量对普军进行坚强的抵抗，只有汉诺威作过顽强的战斗，但是它的军队终于在6月28日决定性地被击败了。

普鲁士军队控制了整个北德意志，主力向南推进，主战场越来越移向波希米亚。7月3日，奥地利军队二十多万人和普鲁士军队二十多万人会战，这就是著名的萨多瓦战役（德国历史家常称之为克尼格雷茨战役）。双方势均力敌，旗鼓相当。开头奥军顽强作战，打得巧妙。普军指挥部里空气紧张，据说在紧急时刻，俾斯麦不时看毛奇的脸色，从而判断战场上的形势变化。胜负关头，普鲁士王储率援军赶到，出奥军右翼。会战结束，普鲁士取得了会战的胜利。由于普鲁士同意大利结盟，奥地利不得不同时在意大利作战。如果奥地利不分散兵力，把用在意大利战场上几万兵力投在萨多瓦，其作用确是难以估量的。