Пока австрийский генерал-губернатор Южных Нидерландов Карл-Александр Лотарингский в конце августа занимался организацией в Брюсселе большого празднества для французского посла в честь победы на Менорке, король Пруссии строил коварные планы. Через четыре месяца после французской победы на Менорке 70 тысяч прусских солдат вторглись в Саксонию без предварительного объявления войны. Король Фридрих II был твердо уверен, что управится быстро: его образцовая армия считалась непобедимой, имея возможность в случае необходимости мобилизовать еще 150 тысяч солдат. Кроме того, он рассчитывал, что французы будут сосредоточены на конфликте в колониях. Цель необъявленной войны, предпринятой Фридрихом II, заключалась в том, чтобы нанести австрийским Габсбургам удар в самое сердце и одновременно с этим завоевать Богемию. Но его противники были лучше подготовлены после болезненного поражения, которое они потерпели от Пруссии в прошлый раз. Теперь солдатам Фридриха II противостояла вымуштрованная и, самое главное, хорошо вооруженная австрийская армия, которой удалось остановить прусское наступление. Тем самым они предотвратили захват Богемии, но в то же время вовлекли в войну Францию и Россию. Людовик XV продолжал верить в свою непобедимость, поскольку французы за полвека не проиграли ни одного сражения. 1 мая 1757 года самоуверенный французский король подписал в Версале новый договор с габсбургским домом, согласно которому Франция обязалась предоставить Австрии 100 тысяч солдат и выделять 12 миллионов флоринов в год на ведение войны с Пруссией. Война разлилась по Европе, как чернильная клякса, и два месяца спустя в Ганновере английская армия столкнулась с вдвое превосходившей ее по численности французской. Несмотря на плохие погодные условия и слабое командование, французам удалось взять Ганновер. Людовик XV был уверен в близкой победе. Но Англия и Пруссия оказались сильными противниками.
Первая серьезная брешь в якобы неуязвимой французской броне была пробита утром 5 ноября 1757 года под небольшим саксонским городом Россбах, когда Фридрих II и 20 тысяч его солдат встретились с французскими и австрийскими войсками, численностью превосходившими прусское войско вдвое. Все говорило о том, что армия Фридриха II будет разбита, но у короля Пруссии имелась в запасе уловка. Он сделал вид, что не замечает, как французские и австрийские солдаты окружают его, а после пустил в ход подвижную и маневренную кавалерию. Французами командовал неопытный маршал Шарль де Роган-Субиз, протеже мадам де Помпадур, и он доверчиво попался в ловушку, расставленную Фридрихом II. Прусский офицер Иоганн Вильгельм фон Архенгольц, бывший очевидцем этих событий, вспоминал: «Казалось, что армия Фридриха II бездействует. В полдень его солдаты обедали, как обычно. Наблюдавшие за всем этим французы не верили своим глазам и считали, что прусская армия на грани отчаяния».
Французы не знали, что все это время Фридрих II держал свою кавалерию в боевой готовности. Когда прусская кавалерия бросилась в атаку, за ней последовали пехота и артиллерия, не оставив французам никаких шансов и вынудив их бросить все и обратиться в бегство. Непобедимая французская армия потерпела поражение под Россбахом. Потери Пруссии составили всего сто солдат, в то время как французы потеряли пять тысяч убитыми и семь тысяч пленными. В ходе войны наступил перелом. Мадам де Помпадур, пытаясь подбодрить короля, писала: «Après nous le déluge» – «После нас хоть потоп», пытаясь убедить Людовика XV не слишком сильно переживать из-за россбахского поражения. Шуточное стихотворение, распространившееся вскоре после этого поражения, свидетельствует о том, что французы не оценили доводы мадам де Помпадур: «То, что сейчас говорят, можно повторять вечно: Помпадур пыталась скрыть недостатки своего маршала, но король Пруссии сровнял его с землей».
Война между четырьмя крупными державами превратилась в настоящую войну на истощение. Французский король оказался в шатком положении. Армия Марии Терезии постепенно проигрывала прусской армии, которую усилили 50 тысяч английских солдат. Ничто не говорило о шансах австрийцев вернуть Силезию, а Людовика XV – получить Южные Нидерланды согласно договору. Союз с австрийцами вынудил его вести войну, рискуя потерять тысячи солдат и ничего не получить. Тем временем в американских колониях положение французов тоже осложнилось. 26 июля 1758 года английские солдаты взяли крепость Луисбург на острове Новая Шотландия, открыв себе дорогу к завоеванию Канады. Французский министр иностранных дел кардинал де Берни понял, что ждет страну: «Нет сделок – значит, нет ни денег, ни торговли. У нас больше нет флота и нет резервов для борьбы с англичанами. […] Что нас ждет дальше? Полная потеря колоний». Из-за своих пораженческих взглядов Берни угодил в опалу у короля и мадам де Помпадур, но его преемник герцог де Шуазель тоже не сумел изменить ситуацию в пользу французов. В чем Шуазель действительно преуспел, так это в начале мирных переговоров с англичанами, но даже они не помогли предотвратить канадское наступление. 17 сентября 1759 года французские защитники Квебека подняли белый флаг. Год спустя пал Монреаль.