La decisione di aprire le trattative con l'Austria per un armistizio e per dei preliminari di pace fu presa da Napoleone III – evidentemente preoccupato per quanto stava avvenendo nell'Italia centrale – senza avvertire Cavour.Costui, informato il 9 luglio della firma dell'armistizio – avvenuta il giorno precedente senza alcuna opposizione di Vittorio Emanuele II e con la partecipazione, per parte piemontese, del generale Della Rocca –, si diresse immediatamente al campo; la sera del 10 ebbe quindi lunghi colloqui a Monzambano con il re, con La Marmora e con il principe Napoleone, ma non fu ricevuto a Valeggio, dove era il quartier generale di Napoleone III.La mattina seguente, a Villafranca, l'imperatore francese fissò quindi verbalmente i preliminari della pace con Francesco Giuseppe; pur informato immediatamente del contenuto del colloquio, Vittorio Emanuele II non sollevò alcuna obiezione.Il testo definitivamente formulato in un incontro avvenuto la sera stessa dell'11 luglio a Verona tra l'imperatore d'Austria e il principe Napoleone, colà inviato dal cugino imperatore, stabilì che l'Impero asburgico avrebbe ceduto la Lombardia alla Francia – la quale solo in un secondo momento l'avrebbe passata al Piemonte – ma avrebbe conservato il Veneto e le fortezze di Mantova e Peschiera.Il granduca di Toscana e il duca di Modena, parenti di Francesco Giuseppe e suoi alleati, sarebbero poi rientrati nei loro possedimenti, mentre per quel che riguardava il Ducato di Parma, di cui invece non si faceva menzione nel testo, non furono avanzate obiezioni ad una sua eventuale annessione al Regno di Sardegna.Atteso il ritorno del principe francese a Valeggio, assieme a Napoleone III, Vittorio Emanuele II rientrò quindi molto tardi al suo quartier generale di Monzambano, dove, la notte stessa dell'11 luglio, mostrò a Cavour copia del trattato.Vi fu allora tra i due una violenta discussione, durante la quale il primo ministro tentò in ogni modo di persuadere il re a non firmare l'accordo, assolutamente inaccettabile dal punto di vista del movimento nazionale italiano. Di fronte però alla fermezza del sovrano, Cavour si convinse di non dover far altro che rassegnare le dimissioni.Il passaggio al Piemonte della Lombardia sarebbe stato poi definitivamente sancito dalla conferenza di pace di Zurigo, chiusasi il 10 novembre 1859.
