En 1857, des nationalistes italiens fondèrent la Société nationale italienne monarchiste-unioniste, qui soutenait la politique de Cavour. Sous la présidence de Manin et la vice-présidence de Garibaldi, la société a obtenu un attrait plus large qu’elle ne l’aurait fait sous la direction exclusive des modérés. Bien qu’il n’ait pas interdit les mouvements conspirationnistes, Cavour était déterminé à résoudre la question italienne par la politique internationale plutôt que par la révolution. Lors d’une conférence secrète tenue à Plombières, en France, en juillet 1858, il organisa avec l’empereur Napoléon III une intervention militaire française en cas d’agression autrichienne contre le Piémont. L’objectif de Cavour était l’expulsion complète des troupes autrichiennes de la péninsule. En échange de cette aide, le Piémont doit céder la Savoie et le comté de Nice à la France et proscrire le mouvement mazzinien ; à tort, Napoléon III tient les partisans de Mazzini pour responsables d’une tentative de meurtre faite par l’anarchiste Felice Orsini à Paris le 14 janvier 1859. Malgré cet événement, une alliance franco-piémontaise est scellée en janvier 1859. Avec l’approbation de Napoléon, Victor-Emmanuel II prononça un discours du trône dans lequel il se déclara prêt à entendre « il grido di dolore » (« le cri du malheur ») contre l’oppression autrichienne née de toutes les régions d’Italie.
Pendant ce temps, la direction militaire autrichienne et ses sympathisants à la cour exhortent l’empereur François-Joseph à déclarer la guerre au Piémont. Le 23 avril, un ultimatum insultant et inacceptable exigeait la démobilisation des troupes piémontaises. Le Piémont rejette l’ultimatum et l’Autriche déclare la guerre trois jours plus tard. Comme Cavour l’avait espéré et prévu, la France honorait son alliance avec le Piémont. En juin 1859, les alliés remportèrent des batailles sanglantes à Magenta, Solférino et San Martino. Mais, avec l’armée autrichienne en retraite, Napoléon III signa soudainement un armistice avec les Autrichiens à Villafranca. Ce changement soudain de politique répondait en partie au tollé de l’opinion publique française contre les pertes en vies humaines lors de la campagne d’Italie et en partie aux événements en Italie même, où l’unification politique semblait imminente. Le 27 avril, les insurgés avaient renversé Léopold II de Toscane et des dirigeants politiques modérés dirigés par le baron Bettino Ricasoli avaient formé un gouvernement provisoire. En juin, Parme, Modène et les Légations papales (les États pontificaux du Nord) s’étaient rebellées. Ce n’est que dans les Marches et en Ombrie que les troupes papales ont pu réprimer les insurgés. Les plébiscites dans les États libérés ont préconisé l’unification avec le Piémont, mais la France s’est opposée à la création d’un nouvel État puissant à sa frontière.
À Villafranca, Napoléon III reçut la Lombardie d’Autriche, qu’il passa à son tour au Piémont. Il a également accepté que les dirigeants déchus de Modène et de Toscane soient rétablis au pouvoir et, avec l’Autriche, autorisés à rejoindre une confédération italienne. En réponse à cette défaite politique, Cavour démissionne en juillet 1859 et est remplacé par Urbano Rattazzi. La Grande-Bretagne, cependant, s’est opposée à la restauration des gouvernements conservateurs à Modène et en Toscane, et Napoléon III, avec sa position dans son pays renforcée par l’acquisition de la Savoie et de Nice, a reconsidéré sa position. En conséquence, la politique de Cavour l’emporta et il retourna au pouvoir le 21 janvier 1860. De nouveaux plébiscites dans les duchés et les légations papales ont reconfirmé le sentiment populaire en faveur de l’union avec le Piémont. C’est la crainte d’une révolution démocratique, le désir d’affaiblir l’Autriche et le souhait de la Grande-Bretagne d’un État italien fort comme contrepoids à l’influence française qui ont incité les puissances occidentales à aider le Piémont à obtenir ce grand succès.