Wtedy nadciągnęły armie cesarskie. 24 kwietnia 1547 r. pod Mühlbergiem wojska Karola zadały Janowi Fryderykowi całkowitą klęskę. Tytuł elektorski przeszedł na Maurycego.
Zwycięstwo nad Związkiem nie przyniosło żadnych efektów. Próba pogodzenia protestantyzmu i katolicyzmu podjęta na sejmie w Augsburgu w 1548 r. nie powiodła się. Książęta protestanccy ponownie się zbuntowali. Poparł ich elektor Maurycy i król Francji Henryk II Walezjusz. W 1552 r. Maurycy ruszył przeciwko Karolowi, który pozbawiony większych sił wycofał się do Innsbrucka. Maurycy wkroczył następnie do Tyrolu, skąd Karolowi ledwo udało się uciec. Arcyksiążę Ferdynand na sejmie w Pasawie musiał zgodzić się na gwarancję wolności wyznawania protestantyzmu. Wynikiem tych starań było podpisanie Pokoju w Augsburgu w 1555, który wprowadził zasadę Cuius regio, eius religio (czyja władza, tego religia), tym samym akceptując istnienie księstw protestanckich. Było to ostateczne potwierdzenie, że starania Karola w celu wykorzenienia protestantyzmu w Niemczech zakończyły się fiaskiem.
Polityka zagraniczna Wojny włoskie thumb|Kolumnada Pałacu Karola V w Grenadzie