Последние годы правления Наполеона прошли под знаком реформ, на которые он должен был решиться в виду подъема либерального движения. В 1867 г. была восстановлена свобода печати и собраний. В 1869 г. император внес в сенат проект новой конституции, значительно расширявшей права представительных органов: Законодательный корпус получил право законодательной инициативы, обсуждения и вотирования законопроектов и бюджета. Министерства были подчинены контролю палат. В мае 1870 г. всенародное голосование большинством голосов утвердило новую конституцию. Таким образом, военный режим империи постепенно преобразовывался в конституционную монархию классического типа. По существу, Наполеону удалось то, перед чем спасовали в своё время Карл X и Луи-Филипп – реформирование режима в соответствии с духом времени и требованиями либеральной оппозиции. Но судьба его правления тем не менее оказалась столь же плачевной. В известной мере крах Второй империи был вызван тяжелой болезнью императора. Во второй половине 60-х гг. у него развилась почечно-каменная болезнь, доставлявшая ему огромные страдания. Между тем как раз в это время ему предстояло принимать взвешенные и продуманные решения в связи с внешнеполитическими осложнениями.
В июле 1870 г. испанские кортесы предложили корону наследному принцу Гогенцоллерн-Зигмарингенскому. Наполеон объявил свой резкий протест по этому поводу. Отношения с Пруссией и так были обострены после её победы над Австрией в 1866 г. Отдать под власть прусской династии ещё и Испанию император никак не мог. Король Вильгельм I, впрочем, не имел никакого желания начинать войну с Францией из-за испанских дел и запретил принцу принимать предложение кортесов. Уступчивость старого короля сбила с толку Наполеона, он не устоял перед искушением «дожать» Пруссию и тем самым продемонстрировать всей Европе и собственному народу своё могущество. Французский посол явился к Вильгельму в Эмс и вручил новую резкую ноту. На этот раз император требовал от прусского короля обещания, что Гогенцоллерны и в будущем никогда не станут претендовать на испанский трон. Вильгельм оскорбился этой нотой, а Бисмарк отвечал Наполеону едким отказом. Вследствие этого конфликт, уже по сути исчерпанный, вновь обострился. Взяв перед всем светом бранчливый тон, Наполеон не мог теперь отступиться без потери лица и 15 июля объявил Пруссии войну. Больной и измученный коликами он отправился 28 июля в Мец, в штаб-квартиру французской армии.
С самого начала война началась неудачно. Пруссаки быстро перешли границу и продвинулись в глубь французской территории. В конце августа императорская армия была окружена в Меце и Седане. 1 сентября на военном совете французское командование признало, что дальнейшее сопротивление бесполезно, и решило сдать Седан врагу. Тогда Наполеон отправил своего адъютанта к королю Вильгельму. «Так как мне не удалось умереть посреди моего войска, – писал он, – то мне остается только вручить мою шпагу Вашему Величеству». Вильгельм принял капитуляцию императора с рыцарственным великодушием. Выразив при личной встречи Наполеону своё сочувствие, он предложил ему для жительства замок Вильгельмсгее, близ Касселя. Едва в Париж пришло известие о Седанской катастрофе, здесь началась революция. Вторая империя была низвергнута, а вместо неё провозглашена республика. В марте 1871 г. низложенному императору позволили уехать в Англию. Вместе с императрицей и юным принцем он обосновался в Кэдмен-Хаусе недалеко от Лондона. Так как он почти не имел состояния за границей, жизнь семьи была очень скромной. В конце 1872 г. возобновилась болезнь почек. В начале января 1873 г. Наполеону сделали операцию. Врачи попробовали раздробить камень в мочевом пузыре, но распад почек зашел так далеко, что у больного началась уремия. Утром 9 января он скончался.