En 1857, los nacionalistas italianos fundaron la Sociedad Nacional Italiana monárquico-unionista, que apoyó las políticas de Cavour. Bajo la presidencia de Manin y la vicepresidencia de Garibaldi, la sociedad logró un atractivo más amplio de lo que habría logrado bajo el liderazgo exclusivo de los moderados. Aunque no prohibió los movimientos conspirativos, Cavour estaba decidido a resolver la cuestión italiana por la política internacional en lugar de por la revolución. En una conferencia secreta celebrada en Plombières, Francia, en julio de 1858, arregló con el emperador Napoleón III la intervención militar francesa en caso de agresión austriaca contra Piamonte. El objetivo de Cavour era la expulsión completa de las tropas austriacas de la península. A cambio de esta ayuda, Piamonte tuvo que ceder Saboya y el condado de Niza a Francia y proscribir el movimiento mazziniano; erróneamente, Napoleón III responsabilizó a los seguidores de Mazzini por un atentado contra su vida realizado por el anarquista Felice Orsini en París el 14 de enero de 1859. A pesar de ese evento, se selló una alianza Franco-piamontesa en enero de 1859. Con la aprobación de Napoleón, Víctor Manuel II pronunció un discurso desde su trono en el que se declaró dispuesto a escuchar «il grido di dolore» («el grito de dolor») contra la opresión austríaca que surgió de todas partes de Italia.
Mientras tanto, el liderazgo militar austriaco y sus simpatizantes en la corte instaron al emperador Francisco José a declarar la guerra a Piamonte. El 23 de abril, un ultimátum insultante e inaceptable exigió la desmovilización de las tropas piamontesas. Piamonte rechazó el ultimátum, y Austria declaró la guerra tres días después. Como Cavour había esperado y planeado, Francia honró su alianza con Piamonte. En junio de 1859, los aliados ganaron sangrientas batallas en Magenta, Solferino y San Martino. Pero, con el ejército austriaco en retirada, Napoleón III firmó de repente un armisticio con los austriacos en Villafranca. Este cambio repentino de política respondió en parte a la protesta de la opinión pública francesa contra la pérdida de vidas en la campaña italiana y en parte a los acontecimientos en la propia Italia, donde la unificación política parecía inminente. El 27 de abril, los insurgentes derrocaron a Leopoldo II de Toscana, y los líderes políticos moderados encabezados por el barón Bettino Ricasoli formaron un gobierno provisional. En junio, Parma, Módena y las Legaciones Papales (los Estados Pontificios del norte) se habían rebelado. Solo en las Marcas y Umbría las tropas papales fueron capaces de reprimir a los insurgentes. Los plebiscitos en los estados liberados instaron a la unificación con Piamonte, pero Francia se opuso a la creación de un nuevo y poderoso estado en su frontera.
En Villafranca Napoleón III recibió Lombardía de Austria, que pasó, a su vez, al Piamonte. También acordó que los gobernantes depuestos de Módena y Toscana serían restaurados al poder y, junto con Austria, se les permitiría unirse a una confederación italiana. En respuesta a esta derrota política, Cavour renunció en julio de 1859 y fue reemplazado por Urbano Rattazzi. Gran Bretaña, sin embargo, se opuso a la restauración de los gobiernos conservadores en Módena y Toscana, y Napoleón III, con su posición en casa fortalecida por la adquisición de Saboya y Niza, reconsideró su posición. Como resultado, la política de Cavour prevaleció, y regresó al cargo el 21 de enero de 1860. Nuevos plebiscitos en los ducados y las Legaciones Papales reconfirmaron el sentimiento popular a favor de la unión con Piamonte. Fue el miedo a una revolución democrática, el deseo de debilitar a Austria y el deseo de Gran Bretaña de un estado italiano fuerte como contrapeso a la influencia francesa lo que indujo a las potencias occidentales a ayudar al Piamonte a obtener este gran éxito.