A la première nouvelle de la déclaration de guerre à la Prusse, le général Chanzy sollicita du général Leboeuf un commandement, qui ne lui fut pas accordé. Ce fut seulement après le 4 septembre, et sur la recommandation écrite du maréchal Mac-Mahon, alors prisonnier, que Chanzy fut, le 20 octobre 1870, nommé général de division; son rôle grandissant de jour en jour, il devint en peu de temps commandant en chef du 16^ème corps, et enfin de la deuxième armée de la Loire; cette dernière nomination date du 5 décembre 1870. Sous ce titre même: La deuxième de la Loire, (1871), il a fait de cette mémorable campagne un récit qui, de l'aveu de nos ennemis, est une oeuvre exacte et impartiale: le livre eut sept éditions successives et fut traduit en Allemand; la publication du grand état-major de Berlin le cite fréquemment comme une des sources les plus véridiques. Au moment où Chanzy revenait d'Algérie, pour devenir un des chefs de la défense nationale, il ne restait plus à la France de troupes régulières. Déjà, les Allemands avaient envahi la Beauce; un commencement d'armée, le 15^ème corps, qu'avait réuni le général de la Motte-Rouge, battait en retraite après le combat d'Artenay; Orléans était occupé par le corps bavarois de Von der Thann; Chartres ouvrait ses portes et Châteaudun, malgré l'énergique résistance de ses habitants, était pris et incendié. Chanzy (2 novembre 1870), pour remplacer le général Pourcet à la tête du 16^ème corps prit une part brillante à la bataille de Coulmiers, qui coûta aux Allemands 1.200 hommes mis hors de combat et 2.000 prisonniers, et força Von der Thann à quitter Orléans et à se retirer sur Etampes. Chanzy reçut, à ce sujet, du gouvernement, des lettres de félicitations exceptionnelles. Mais d'Aurelle ne sut pas user de la victoire; quand elle voulut reprendre l'offensive, l'armée de la Loire attaqua l'ennemi par fraction, se fit battre par lui en détail, et fut bientôt réduite à l'impuissance. Cependant, Chanzy, qui venait de prendre le commandement en chef des 16 ^èmes, 17^èmes et 21^èmes corps, devenus la "2^ème armée de la Loire", ne désespérait pas encore; pendant deux mois, il lutta avec une ardeur indomptable contre les armées de Von der Thann, du grand duc de Mecklembourg et du prince Frédéric-Charles et fit preuve de talents militaires de premier ordre. "Nous nous félicitons de votre attitude, lui écrivait M. de Freycinet, et nous n'avons qu'un désir; c'est que vous puissiez la faire partager par tous ceux qui vous entourent."

A Beaugency, Josnes, Marchenoire et Origny, Chanzy arrêta le mouvement offensif des Allemands. En concentrant son armée entre Vierzon et le Mans, il put continuer une résistance des plus honorables, mais qui devenait chaque jour plus difficile. Les positions de Vendôme furent défendues pendant deux jours, le 14 et le 15 décembre, dans une suite d'engagements sérieux. Le 15 au matin, Chanzy adressait cet ordre du jour à son armée:

"Pour nos nouveaux efforts, il faut l'ordre, l'obéissance, la discipline: mon devoir est de l'exiger de tous; je n'y faillirai pas. La France compte sur votre patriotisme; et moi, qui ai l'insigne honneur de vous commander, je compte sur votre courage, votre dévouement et votre persistance."