Ngày 6 tháng 8 năm 1870, trong khi Tập đoàn quân số 3 Đức do Thái tử Friedrich Wilhelm chỉ huy đè bẹp Quân đoàn I Pháp dưới quyền Thống chế Mac-Mahon ở Frœschwiller-Wœrth về hướng nam, các thành phần thuộc Tập đoàn quân số 1 và 2 Đức đánh thắng Quân đoàn II Pháp do Frossard chỉ huy ở Spicheren-Forbach trên mạn bắc. Hai thất bại mở màn này đã giáng một đòn nặng nề vào tinh thần chiến đấu của Tập đoàn quân Rhine do Hoàng đế Napoléon III trực tiếp chỉ huy và dẫn đến sự chia cắt hai bộ phận quân Pháp. Trước tình hình đó, vào ngày 7 tháng 8 năm 1870, Napoléon sai 3 quân đoàn I, V, VII rút về Châlons-sur-Marne để thành lập một tập đoàn quân mới do MacMahon trực tiếp chỉ huy, trong khi 5 quân đoàn chủ lực Tập đoàn quân Rhine gồm 5 quân đoàn tập kết tại Metz, trước khi rút về thành cổ Verdun trên sông Meuse và đến Châlons để hội quân với MacMahon. 5 ngày sau, Napoléon trao quyền tổng chỉ huy Tập đoàn quân Rhine cho Thống chế Bazaine, nguyên Tư lệnh Quân đoàn III.[7][8] Sau một tuần lễ thụ động, Bazaine bắt đầu rút quân qua sông Moselle để rời Metz đến Verdun vào ngày 14 tháng 8.[4]

Sau khi nhận định lại tình hình từ hai trận Frœschwiller và Spicheren, Bộ Tổng Chỉ huy quân đội Phổ-Đức – đứng đầu là Thượng tướng Bộ binh Helmuth von Moltke – đã đề ra các kế hoạch quy định Tập đoàn quân số 3 sẽ tiếp tục truy đuổi cánh quân MacMahon và Tập đoàn quân số 1 do Thượng tướng Bộ binh Karl Friedrich von Steinmetz chỉ huy sẽ giữ chân Bazaine tại khu vực Metz, trong khi Tập đoàn quân số 2 do Thân vương Friedrich Karl chỉ huy sẽ lấy Tập đoàn quân số 1 làm trục xoay để tiến vào giữa hai tập đoàn quân Đức và vượt sông Moselle gần Pont-à-Mousson về phía nam Metz nhằm cô lập hoàn toàn Bazaine khỏi MacMahon trên mạn bắc. Buổi chiều ngày 14 tháng 8, Tập đoàn quân số 1 đã tiếp cận các lực lượng Pháp đóng giữ trên khu vực cao phía đông Metz. Quan sát thấy quân Pháp đang rút lui, hai quân đoàn I và VII của Phổ đã quyết định tấn công nhằm trì hoãn đối phương bằng mọi giá và giúp Tập đoàn quân số 2 tạo thế hợp vây theo dự kiến của Molke.[4][9][10] Quyết định này dẫn đến trận Borny-Colombey, nơi hai bên đánh bất phân thắng bại nhưng cuộc triệt thoái của Bazaine đã bị trì hoãn đáng kể. Hôm sau, Moltke ban đầu chưa cho phép Tập đoàn quân số 2 vượt sông Moselle để đề phòng quân Pháp phản công Tập đoàn quân số 1. Sau khi nắm được tiến độ triệt thoái lề mề của quân Pháp, vua Phổ là Wilhelm I sai Moltke điều Tập đoàn quân số 2 vượt sông Moselle rồi tiến về phía tây và cấp tốc lên phía bắc để khóa chặt con đường Metz-Verdun. Trên tinh thần "Sứ mệnh lệnh", Moltke giao cho Friedrich Karl toàn bộ quyền chỉ đạo hoạt động này.[2][4][8]

Cả Moltke và Friedrich Karl đều không được thông tin chính xác về tình hình quân Pháp. Quân kỵ binh tuần tiễu của lữ đoàn Redern đã thông báo với Bộ Chỉ huy Tập đoàn quân số 2 về sự hiện diện của sư đoàn kỵ binh Forton (Pháp) tại Vionville, nhưng không thể xác định đây là quân tiền vệ, hậu vệ hay lực lượng yểm trợ sườn của Bazaine. Trước tình hình đó, Bộ Tư lệnh Tập đoàn quân số 2 đặt giả định rằng quân tiền vệ của Bazaine đã gần đến sông Meuse và một đợt tấn công chóng vánh theo hướng bắc có lẽ sẽ đánh trúng sườn của các đội hình quân Pháp đang hành quân. Theo các mệnh lệnh của mình vào đêm ngày 15 tháng 8, Friedrich Karl huy động quân chủ lực Tập đoàn quân số 2 gồm các Quân đoàn Vệ binh, XII, IV, và IX, sau khi vượt sông Moselle, tiếp tục "truy kích" Bazaine về sông Meuse (thay vì đánh lên mạn bắc theo ý định thực tế của Moltke), trong khi Quân đoàn III di chuyển lên phía bắc theo hướng Vionville và Quân đoàn X di chuyển về phía tây bắc theo hướng Fresnes-en-Woëvre.[3][5] Trong ngày hôm ấy, sau khi đánh nhiều trận lẻ tẻ với quân kỵ binh Phổ, sư đoàn kỵ binh Forton đã rút về Vionville mà không hề thăm dò thực lực đối phương.[2]Quân đoàn III hành quân với tốc độ cao đến mức binh lính còn không có thời gian để ăn.[11]Sư đoàn bộ binh số 5 Phổ vượt sông Moselle bằng cây cầu tại Novéant, trước đó người Pháp đã thất bại trong việc phá hủy nó.[12]Sư đoàn bộ binh số 6 dựng một cây cầu phao tại Champey rồi vận chuyển pháo và quân nhu qua Pont-à-Mousson.[13]Các sư đoàn đến vị trí tập kết vào nửa đêm và họ chỉ có một ít thời gian để ngủ.

Người Pháp rút về phía tây từ ngày 13 tháng Tám, bị trận Borny-Colombey làm dán đoạn và chỉ được bắt đầu lại vào ngày 15. Kị binh hai bên đã giao chiến suốt ngày hôm ấy và người Đức thành công trong việc đẩy quân Pháp về Metz. Friedrich Karl gửi một bức điện tín đến trụ sở hoàng gia rằng các báo cáo từ Quân đoàn III đã thuyết phục ông rằng quân Pháp đang rút lui về phía Meuse với tốc độ tối đa và Tập đoàn quân thứ hai sẽ phải nhanh chóng cắt đứt đường rút của họ. Lúc 19 giờ Friedrich Karl lệnh cho quân đoàn III tiến lên qua Mars-la-Tour và Vionville. Quân đoàn X cùng với hai sư đoàn kị binh tiến về phía Tây-Bắc và hỗ trợ với quân đoàn ba ở bên cạnh họ. Quân Pháp, thực tế không rút quân hết tốc lực như người Phổ nghĩ. Nhưng trận giao chiến với kị binh Phổ, những con đường tắc nghẽn bởi xe quân nhu cùng với sự rối loạn vị trí của các quân đoàn đã khiến vị thống chế của tập đoàn quân sông Rhine François Achille Bazaine trì hoãn việc rút lui từ 4 giờ sáng đến tận chiều ngày 16. Nhiều sĩ quan Pháp vẫn còn đang loay hoay với việc tổ chức lại quân nhu và các đơn vị của mình khi trận đánh nổ ra. Tính toán sai lầm của bộ chỉ huy tập đoàn quân số hai khiến cho đơn độc quân đoàn III phải chống lại toàn bộ các Tập đoàn quân sông Rhine mà không có bất cứ hỗ trợ nào trong nhiều giờ. Quân Pháp hoàn toàn có đủ khả năng để tiêu diệt quân Phổ và rút lui về Meuse giáng một đòn chí mạng vào Tập đoàn quân số hai của Phổ.