Po wybuchu wojny prusko-austriackiej V Korpus wszedł w skład II Armii dowodzonej przez księcia koronnego Fryderyka Wilhelma. Walczył pod Náchodem i Sadową. Za zasługi podczas konfliktu zostało po jego zakończeniu szefem 37. Pułku Fizylierów. Podczas mobilizacji poprzedzającej wojnę z Francją został mianowany naczelnym dowódcą I Armii. Dowodził nią podczas bitwy pod Spicheren i bitwy pod Gravelotte, podczas której jego jednostka, wskutek błędnych decyzji von Steinmetza, poniosła znaczne starty. Po zakończeniu oblężeniu twierdzy Metz został zwolniony ze stanowiska naczelnego dowódcy I Armii i mianowany gubernatorem wojskowym Poznania. W 1871 roku otrzymał z rąk cesarza Wilhelma I honorowy stopień marszałka polnego (niem. Generalfeldmarschall) oraz został wpisany na listę oficerów armii. Dwa lata później, w trzecią rocznicę bitwy pod Sedanem, jeden z fortów twierdzy Metz otrzymał jego imię, a von Steinmetza przeniesiono w stan spoczynku.