Осажденный в Генуе Массена оказывал австрийцам героическое сопротивление. Сюше сдерживал натиск противника в долине реки Вар. Намереваясь положить конец атакам австрийской армии, Бонапарт решил предпринять наступление на два фронта. Моро, поставленному во главе стотысячной армии, было поручено действовать вдали от Апеннинского полуострова, в Баварии, отвлекая на себя силы генерала Крея. Италию Первый Консул взял на себя. Смелый маневр — переход через Большой Сен-Бернарский перевал, который французская пропаганда приравняла к подвигу Ганнибала, позволил ему, правда, с невероятными усилиями, из-за отсутствия необходимого снаряжения и опыта преодоления горных перевалов большими войсковыми соединениями, обойти австрийцев с тыла. При выходе из ущелья столкновение с фортом Бар, обороняемым капитаном Бернкопфом, могло обернуться для экспедиции катастрофой. Пришлось обходить его высящимися над обрывом тропами, по которым можно было протащить лишь незначительную часть и без того уже изрядно пострадавшей артиллерии. Бонапарт вторгся в Италию почти с таким же малым количеством вооружения, какое было у него в 1796 году.
Цель всех этих усилий состояла в том, чтобы, атаковав с тыла австрийцев, главные силы которых были сосредоточены в Генуе и Ницце, перерезать коммуникации, связывающие их с тылом. Вот почему, вместо того чтобы поспешить на выручку к Массена, в Геную, Бонапарт устремился по дороге в Милан, куда и вступил 2 июня 1800 года. В тот же день через Сен-Готардский перевал подоспело подкрепление из Германии. Австрийцы оказались в ловушке, и Мелас поступил так, как этого и ждал от него Бонапарт: он двинулся к Милану для восстановления прерванных коммуникаций. Однако превосходно задуманный план провалился из-за неожиданной потери Генуи. Теперь армия Меласа имела мощный плацдарм, благодаря которому английский флот мог беспрепятственно снабжать ее боеприпасами и продовольствием. В этой ситуации уже нельзя было ждать, когда противник предпримет прорыв в угодном Бонапарту направлении. Следовало как можно скорее идти наперерез Меласу, чтобы не дать ему войти в Геную. Однако настичь неприятеля оказалось нелегко. 9 июня Ланн, посланный во главе авангарда, столкнулся с австрийцами у Монтебелло, но вскоре опять потерял их. Бонапарту пришлось рассредоточить силы на два больших отряда, направив один, под командованием Дезе, к Генуе, а другой — на север, к истоку По. Опасный маневр. Вторично Наполеон прибегнет к нему в битве при Ватерлоо, когда в решающий момент корпус Груши опоздает к месту сражения. 14 июня Мелас, сосредоточив силы на бормидском направлении, атаковал значительно поредевшую в результате дробления на поисковые отряды армию Бонапарта. Если бы эти отряды не подоспели вовремя, судьба развернувшегося при Маренго сражения была бы решена в пользу обладавших подавляющим численным превосходством австрийцев.
В три часа дня, после отчаянного сопротивления, войска Бонапарта начали отходить. Мелас уже решил, что сражение выиграно, когда около пяти часов вечера под грохот орудийной канонады в бой вступил головной отряд Буде из дивизии генерала Дезе. Это явилось для австрийцев полной неожиданностью, ведь они были уверены, что сражение уже завершилось. К десяти часам вечера войска Меласа были отброшены за реку Бормида. Поражение обернулось победой. Ею французы были обязаны вовремя подоспевшему Дезе, вскоре сраженному пулей, а не полководческому гению Бонапарта. Здесь следует заметить, что многочисленные трактовки, которые Наполеон давал этой битве, начиная со сводки, отправленной из Итальянской армии, и кончая надиктованными на Святой Елене мемуарами, представляли собою весьма произвольную интерпретацию этого сражения, в котором роль Дезе оказалась приуменьшенной, а заслуги Первого Консула — преувеличенными.
Победа при Маренго, превознесенная пропагандой, еще больше укрепила авторитет Бонапарта. Однако пункты подписанного Меласом в Алессандрии договора, предусматривавшего эвакуацию австрийцев из Пьемонта, Ломбардии и Лигурии, не означали прекращения войны. Вена по-прежнему надеялась на победу в Германии. Однако ряд поражений, которые Крей потерпел в Баварии от Моро, сделали эту надежду иллюзорной. Австрии пришлось пойти на переговоры. Для встречи с Жозефом Бонапартом в Люневиль прибыл новый канцлер Кобенцль, однако переговоры зашли в тупик из-за того, что соглашение с Англией о субсидиях не позволяло Австрии заключать сепаратные договоры до февраля 1801 года. «Было очевидно, — писал Жозеф, — что на каждый свой шаг к разумному миру венский двор отваживается лишь под давлением нависшей над ним угрозы, так что нам следует рассчитывать только на силу нашего оружия».