Une nouvelle circonstance se présenta, qui ne contribua pas peu à fortifier les princes protestants dans leurs résolutions. Le roi de Suède avait enfin surmonté les scrupules qui l'avaient détourné jusque-là d'une liaison plus étroite avec la France, et, le 13 janvier 1631, il avait conclu avec cette couronne une formelle alliance. Après avoir très-vivement débattu la manière dont seraient traités les princes catholiques de l'Empire, que la France prenait sous sa protection, et envers lesquels Gustave voulait user du droit de représailles; après une contestation, moins importante, sur le titre de Majesté, que l'orgueil français refusait à la fierté suédoise, Richelieu céda enfin sur le second point, Gustave-Adolphe sur le premier, et le traité d'alliance fut signé à Beerwald, dans la Nouvelle-Marche. Les deux puissances s'y engagèrent à se soutenir mutuellement et à main armée, à défendre leurs amis communs, à aider à rentrer dans leurs États les princes de l'Empire dépossédés, et à rétablir toutes choses, aux frontières et dans l'intérieur de l'Allemagne, comme elles étaient avant que la guerre éclatât. Dans cette vue, la Suède devait entretenir à ses frais en Allemagne une armée de trente mille hommes, et la France fournir aux Suédois quatre cent mille écus de subsides annuels. Si la fortune favorisait les armes de Gustave, il devait respecter dans les places conquises la religion catholique et les lois de l'Empire, et ne rien entreprendre contre elles; l'accès de l'alliance était ouvert à tous les membres de l'Empire et aux princes, même catholiques, en Allemagne comme au dehors; une partie ne pouvait conclure, sans la connaissance et le consentement de l'autre, une paix séparée avec l'ennemi; l'alliance devait durer cinq ans.
Autant le roi de Suède avait répugné à recevoir une solde de la France et à sacrifier l'avantage de conduire la guerre avec une entière liberté, autant cette alliance fut décisive pour ses affaires en Allemagne. Alors seulement, les membres de l'Empire germanique, le voyant soutenu par la puissance la plus considérable de l'Europe, commencèrent à prendre confiance dans son entreprise, dont le succès leur avait donné jusqu'alors de justes alarmes. Alors seulement, il devint redoutable à l'empereur. De ce moment, les princes catholiques eux-mêmes, qui désiraient l'humiliation de l'Autriche, virent avec moins de défiance les progrès de Gustave en Allemagne, parce que son alliance avec une puissance catholique lui imposait des ménagements envers l'Église. De même que l'apparition de Gustave-Adolphe protégeait la religion évangélique et la liberté allemande contre la prépondérance de l'empereur, de même l'intervention de la France pouvait maintenant protéger la religion catholique et la liberté allemande contre Gustave-Adolphe, si l'ivresse du succès devait l'entraîner au delà des bornes de la modération.
Le roi de Suède ne tarda point à notifier ce traité conclu avec la France aux princes qui avaient formé l'alliance de Leipzig, et les invita en même temps à s'unir avec lui plus étroitement. La France appuya cette invitation et n'épargna aucun argument pour décider l'électeur de Saxe. Gustave-Adolphe offrait de se contenter d'un appui secret, si les princes jugeaient encore téméraire de se déclarer ouvertement pour lui. Plusieurs lui firent espérer leur adhésion, aussitôt qu'ils verraient jour à se déclarer. Jean-Georges, toujours défiant et jaloux du roi de Suède, toujours fidèle à sa politique intéressée, ne put se résoudre à se déclarer bien nettement.
La résolution de la conférence de Leipzig et le traité entre la France et la Suède étaient deux nouvelles également fâcheuses pour l'empereur. Contre la décision des princes, il eut recours aux foudres de sa toute-puissance impériale. Pour faire sentir à la France tout son mécontentement du traité, il ne lui manquait qu'une armée. Tous les membres de l'Union de Leipzig reçurent des lettres de remontrances, qui leur interdisaient, dans les termes les plus forts, toute levée de troupes. Ils répondirent par de violentes récriminations, justifièrent leur conduite par le droit naturel, et continuèrent leurs préparatifs de guerre.
Cependant, les généraux de l'empereur se voyaient réduits, par le défaut de troupes et d'argent, à la fâcheuse alternative de perdre de vue le roi de Suède ou les princes allemands, ne se trouvant pas en état de leur tenir tête en même temps avec leurs forces divisées. Les mouvements des protestants attiraient leur attention vers l'intérieur de l'Empire; les progrès du roi dans la marche de Brandebourg, qui menaçaient déjà de près les États héréditaires de Ferdinand, exigeaient impérieusement qu'ils tournassent leurs armes de ce côté. Après la prise de Francfort, Gustave avait marché contre Landsberg sur la Wartha, et Tilly, après avoir essayé trop tard de sauver cette place, retourna vers Magdebourg, pour continuer avec vigueur le siége commencé.
Le riche archevêché, dont Magdebourg était la résidence, avait longtemps appartenu à des princes évangéliques de la maison de Brandebourg, qui y établirent leur religion. Christian-Guillaume, le dernier administrateur, avait été mis au ban de l'Empire, à cause de ses liaisons avec le Danemark, et le chapitre, pour ne pas attirer sur l'archevêché la vengeance impériale, s'était cru obligé de le dépouiller formellement de sa dignité. A sa place, il proposa le prince Jean-Auguste, deuxième fils de l'électeur de Saxe; mais Ferdinand le rejeta, pour conférer l'archevêché à son propre fils Léopold. Là-dessus, l'électeur adressa de vaines plaintes à la cour impériale. Christian-Guillaume de Brandebourg prit des mesures plus efficaces. Assuré de l'attachement du peuple et des magistrats de Magdebourg, et enflammé par des espérances chimériques, il se crut en état de vaincre tous les obstacles que la sentence du chapitre, la concurrence de deux puissants rivaux et l'édit de restitution opposaient à son rétablissement. Il fit un voyage en Suède et tâcha de s'assurer, par la promesse d'une importante diversion en Allemagne, le secours de Gustave. Le roi ne le renvoya point sans lui faire espérer un vigoureux appui, mais il lui recommanda en même temps d'agir avec prudence.
A peine Christian-Guillaume eut-il appris le débarquement de son protecteur en Poméranie, qu'il se glissa dans Magdebourg, à la faveur d'un déguisement. Il parut soudain dans le conseil de la ville, rappela aux magistrats tous les maux que les troupes impériales avaient fait souffrir à la ville et au territoire, les pernicieux desseins de Ferdinand, le péril de l'Église évangélique. Après ce début, il leur annonça que le moment de leur délivrance était arrivé, et que Gustave-Adolphe leur offrait son alliance et ses secours. Magdebourg, une des plus riches cités de l'Allemagne, jouissait, sous le gouvernement de ses magistrats, d'une liberté républicaine, qui inspirait aux citoyens une audace héroïque. Ils en avaient déjà donné des preuves glorieuses dans leur conduite envers Wallenstein, qui, attiré par leurs richesses, leur avait adressé des réquisitions exorbitantes, et, par une courageuse résistance, ils avaient maintenu leurs droits. Tout leur territoire éprouva, il est vrai, la fureur dévastatrice de ses troupes, mais Magdebourg même échappa à sa vengeance. Il ne fut donc pas difficile à l'administrateur de gagner des esprits encore émus par le récent souvenir de ces mauvais traitements. Une alliance fut conclue entre la ville et le roi de Suède: Magdebourg accordait au roi le libre passage dans la ville et le pays, avec le droit de recrutement sur le territoire de l'archevêché, et recevait, en retour, l'assurance que sa religion et ses priviléges seraient loyalement protégés.
Aussitôt l'administrateur leva des troupes et commença prématurément les hostilités, avant que Gustave fût assez près pour le soutenir avec son armée. Il réussit à enlever quelques détachements impériaux dans le voisinage, à faire de petites conquêtes, et même à surprendre la ville de Halle; mais l'approche d'une armée autrichienne l'obligea bientôt de reprendre en toute hâte et non sans perte le chemin de Magdebourg. Gustave-Adolphe, quoique mécontent de sa précipitation, lui envoya un officier expérimenté, Dietrich de Falkenberg, pour diriger les opérations militaires et assister l'administrateur de ses conseils. Falkenberg fut nommé, par les magistrats, commandant de la ville, pour toute la durée de la guerre. Chaque jour, il arrivait des villes voisines de nouveaux renforts à l'armée du prince; elle remporta plusieurs avantages sur les régiments impériaux envoyés contre elle, et put soutenir, pendant plusieurs mois, une guerre avec beaucoup de bonheur.
Enfin le comte de Pappenheim s'approcha de la ville, après son expédition contre le duc de Saxe-Lauenbourg. Il délogea, en peu de temps, de toutes les redoutes environnantes, les troupes de l'administrateur, lui coupa ainsi toute communication avec la Saxe, et entreprit sérieusement le siége de la ville. Tilly survint bientôt après; il somma l'administrateur, dans un écrit menaçant, de ne pas résister plus longtemps à l'édit de restitution, de se soumettre aux ordres de l'empereur, et de rendre Magdebourg. La réponse du prince fut vive et hardie, et décida le général impérial à lui faire éprouver la force de ses armes.
Cependant, le siége fut encore retardé quelque temps, à cause des progrès de Gustave-Adolphe, qui appelèrent d'un autre côté le général de l'empereur, et la jalousie des généraux, qui commandaient en son absence, laissa à la ville un répit de quelques mois. Enfin, le 30 mars 1631, Tilly reparut, et, dès ce moment, le siége fut poussé avec vigueur.