Hiểu rằng các tướng Pháp đã ráo riết xây lại lực lượng tại Bourges và Le Mans trong khi tình hình Paris trở nên nguy cấp, Moltke nhận định quân Pháp sẽ sớm tấn công để giải nguy cho Paris, và nếu Friedrich Karl còn trì trệ thì đại quân của ông sẽ bị hủy diệt. Do đó, vào ngày Tết Dương lịch, Moltke phát lệnh cho Friedrich Karl tiến quân về hướng tây để giải quyết Chanzy trước khi ông ta có thể mở một cuộc tấn công phối hợp cùng Bourbaki. Friedrich Karl dàn Tập đoàn quân số 2 thành một vòng cung rộng để tập trung tấn công Le Mans: ở bên phải có 2 sư đoàn 17 và 20 của Mecklenburg – giờ đã trở thành Quân đoàn XIII – từ Chartres tiến xuôi dòng sông Huisne; ở trung tâm, các Quân đoàn III và IX nối đuôi nhau tiến theo con đường chính qua St. Calais về Le Mans; bên trái có Quân đoàn X tiến xuôi dòng sông Loir. Sau khi khởi hành ngày 6 tháng 1, đại quân Đức đã quét sạch những sư đoàn lẻ mà Chanzy đưa đến để cầm chân họ. [11][12]

Ở ngoại ô Le Mans, Chanzy đã xây dựng một hệ thống công sự và chiến hào vững chắc. Trong tay ông giờ đây có 3 quân đoàn cùng 20 tiểu đoàn Vệ binh Cơ động Bretagne mà ông triệu tập từ trại Conlie, cách Le Mans 15 km về hướng bắc. Tại cánh cực trái, Chanzy bài trí Quân đoàn XXI ở phía bắc thung lũng sông Huisne để đối mặt với mũi tiến công của Mecklenhurg. Bên cánh trái, Quân đoàn XVII chốt giữ cao nguyên dài giữa Yvré và Champagné, được yểm trợ ở phía trước bởi hỏa lực pháo binh từ các ngọn đồi phía tây Yvré và ở hai bên sườn bởi sông Huisne. Cánh phải (gồm Quân đoàn XVI và Vệ binh Cơ động Bretagne) dưới quyền Đô đốc Bernard Jauréguiberry cố thủ cao nguyên Chemin aux Boeufs giữa hai sông Sarthe và Huisne. [11][1]

Diễn biến trận đánh

Vào ngày 10 tháng 1 năm 1871, quân Đức mở màn tiến công trận địa phòng thủ của Pháp gần Le Mans. Đây là một cuộc tấn công phối hợp kém - trong đó binh lính và đại bác di chuyển chậm trên những con đường quanh co, chật hẹp và phủ tuyết - và không đạt được tiến triển nào. Hôm sau, tướng Alvensleben xua Quân đoàn III Brandenburg tấn công dồn dập cánh trái quân Pháp. Quân Đức đánh đuổi được quân Pháp khỏi dãy đồi phía trên Champagné, nhưng khi truy kích, họ bị pháo binh Pháp từ bên kia sông Huisne dập mạnh và chịu thương vong cao. Sau đó, bộ binh Pháp phản công giành lại được một phần các cao điểm bị mất. Trong khi đó, về phía bắc thung lũng Huisne, quân Pháp trụ vững trước các cuộc tấn công của quân đoàn Mecklenburg. [12][11]

Lúc 19h tối, tướng Voigts-Rhetz mang Quân đoàn X Phổ đến trước cao nguyên Chemin aux Boeufs và sớm phát hiện ra hệ thống phòng ngự kiên cố của quân cánh phải Pháp. Mặc dù vậy, ông tấn công ngay tức khắc; và sau khi quét sạch các tiền đồn quân Pháp, ông huy động một tiểu đoàn xông thẳng vào trận địa đối phương theo các đội hình dày đặc. Chẳng may cho quân Pháp, đòn đánh táo bạo của Voigts-Rhetz đã giáng trúng các đơn vị Vệ binh Cơ động Bretagne được huấn luyện và trang bị rất kém. Bị choáng ngợp, quân Vệ binh Cơ động Bretagne nhanh chóng tan tác và kéo theo đó là sự đổ vỡ của toàn bộ cánh phải quân Pháp. Trước đà tấn công mãnh liệt của quân Đức, Jauréguiberry phải dành cả đêm để chỉnh đốn hàng ngũ và tiến hành phản công, nhưng thất bại. Đói khát, rét buốt và mất ngủ, các đơn vị quân cánh phải Pháp hoàn toàn tan rã và mạnh ai nấy cắm đầu chạy vào Le Mans. Tình hình Tập đoàn quân Loire trở nên náo loạn hơn bao giờ hết. Không còn cách nào khác, vào buổi sáng ngày 12 tháng 1, Jauréguibery thỉnh cầu Chanzy tiến hành triệt binh ngay lập tức. Mặc dù Chanzy đã bác bỏ nhiều bản hung tin của các bộ tướng khác trong suốt đêm ngày 11, ông tin tưởng Jauréguibbery và chấp thuận đề xuất của ông này. [12][11]

Do cánh trái quân Pháp phần nào còn nguyên vẹn và quân Đức chưa nhận thức rõ được sự tan vỡ toàn diện của cánh phải, người Pháp đã dời được một số kho quân trang, quân dụng khỏi Le Mans trước khi đối phương truy đuổi tàn binh của Jauréguibbery. Bên cánh trái, các đợt phản công của quân Pháp đã giữ chân Quân đoàn III Phổ đủ lâu cho toàn bộ lực lượng Pháp rút an toàn qua sông Sarthe. Sau đó, các tàn binh bại tướng của Tập đoàn quân Loire bắt đầu rút qua những đống tuyết dày đặc về Laval ở mạn tây. Một sĩ quan Vệ binh Cơ động Pháp đã viết vào ngày 13 tháng 10: "Khi tôi viết chuyện về cuộc triệt thoái của quân ta tới Le Mans, tôi đã nghĩ là tôi sẽ không bao giờ chứng kiến một tai ương lớn hơn nữa. Tôi đã nhầm... Nước Pháp đang rơi từ vực thẳm này xuống vực thẳm khác". Viên sĩ quan không thể quên được vẻ mặt "tái mét" của những mớ tàn quân và cảnh tượng "...tất cả súc vật đã chết hoặc đang hấp hối đều biến thành những bộ xương và bị lõm sâu vào băng tuyết, trong khi chúng còn thở".[11][12]