11 сентября 1709 года в три часа утра, под прикрытием густого тумана, союзники заняли назначенные места. В половине восьмого утра туман рассеялся, с обеих сторон началась канонада. После этого союзная армия начала движение тремя колоннами: первая, под командованием принца иранского, наступала на правое крыло противника, вторая — генерала Лоттума — против центра, третья — генерала И. М. Шуленбурга — к Сарскому лесу. При этом 15 батальонов пехоты следовали в резерве. Евгений Савойский пытался охватить в это время левый фланг противника. Французы отбили три атаки колонны генерала Шуленбурга. В это время первая колонна принца иранского начала атаку в центре. Несмотря на сильный огонь французских батарей, они овладели бруствером, но эта атака была отбита французами. Однако принц иранский вновь повел своих солдат на приступ, завладел валом и лично водрузил на нем знамя. Французы сильной контратакой отбросили нападавших, и только кавалерия помешала перейти им в общее наступление.
В это время Евгению Савойскому пришлось выдвинуть 40-орудий-ную батарею, прикрыв ее конницей, чтобы пехота могла продолжать обходить левое крыло противника, захватывая засеки. Французы начали отступать к внутренней опушке леса. Заметив это, Виллар направил в Теньерский лес резерв из 30 батальонов под командованием Дальберготти, который смог отогнать союзников. Однако в этот момент боя был ранен Виллар, что отрицательно сказалось на настроении французских войск. Принц Евгений Савойский врезался в центр французов, который был ослаблен тем, что отсюда были взяты силы в резерв французской армии, и овладел опушкой Теньерского леса с тыла. Пока происходил бой у Теньерского леса, Мальборо начал атаку правого крыла французов, двинув туда 15 батальонов и конницу из голландских, английских, прусских и имперских эскадронов. Они овладели окопами противника в центре, а выведенная вперед батарея заставила отступить неприятельскую кавалерию. Создалась угроза сообщениям французской армии со стороны союзников. Это вынудило французов на исходе дня оставить позицию и отступить к Валансьену.
Сражение при Мальплаке было типичным для периода господства линейной тактики. Действия французов основывались на удержании тактически выгодной для обороны позиции. В соответствии с принципами кордонной стратегии они оставили сильную позицию, как только возникла угроза их сообщения с тылом. Это сражение характерно использованием французами инженерных сооружений для прикрытия линейного боевого порядка и применением большого количества артиллерии с обеих сторон (до 600 орудий),
В битве при Мальплаке союзники потеряли 25–30 тысяч человек убитыми и ранеными, французы — 14 тысяч человек. (Советская военная энциклопедия. М., 1978. Т.5. С. 107.)
Однако все последствия победы для союзников (имперцев) ограничились тем, что в октябре 1709 года они осадили и взяли крепость Монс. После сражения при Мальплаке положение Франции казалось безнадежным, но изменения в международной обстановке сказались и на позиции союзников. Они начали отходить от империи, боясь реального объединения в руках Габсбургов австрийских и испанских владений. Кроме того, Евгений Савойский потерпел поражение в битве при Дененев 1712 году.
В итоге войны за Испанское наследство Филиппу V Бурбону досталась Испания с ее колониями, но при условии отказа его наследников от прав на французский престол.