Магдебургский гарнизон насчитывал всего 2 тысячи солдат и офицеров, не считая вооруженных горожан. Тилли начал осаду укрепленного города по всем правилам военного искусства, подведя осадные траншеи к самому городскому валу. В ходе бомбардировки Магдебурга удалось обрушить одну из крепостных башен. Скоро у осажденных кончился порох, и их артиллерия замолчала. Во время штурма в самом начале боя был убит магдебургский комендант Фалькенберг, и гарнизон, оставшись без начальника, не устоял перед неприятелем.
Солдаты-католики фельдмаршала Тилли разрушили Магдебург и в порыве религиозного фанатизма истребили большую часть его защитников и горожан. Особенно зверствовали имперские наемники-хорваты и валлоны. Из 30 тысяч жителей в живых осталось только 5 тысяч. Полководец Священной Римской империи получил прозвище "Палач Магдебурга". Это была его последняя победа в Тридцатилетней войне.
Фанатическая жестокость католика Иоганна фон Тилли не знала границ. Захватив в марте 1631 года город Нейбранденбург, католические войска учинили кровавую расправу над капитулировавшим шведским гарнизоном. В ответ на это король Густав-Адольф после взятия города Франкфурта-на-Одере, где Тилли оставил для его обороны 8-тысячный гарнизон, отдал город на трехчасовое разграбление своим солдатам-протестантам, уступив их ярости и безумству.
Трагедия Магдебурга наполнила радостью всю католическую Германию и повергла в страх ее протестантскую часть. Один за другим из Тридцатилетней войны стали выходить выступившие против Священной Римской империи курфюрсты-протестанты. И только два правителя — курфюрст Саксонский и ландграф Гессенский — не сложили оружия и решили действовать заодно с королем Швеции Густавом-Адольфом.
Тогда фельдмаршал Иоганн фон Тилли совершил во главе 25-тысячной католической армии карательный поход по саксонской земле. Войска имперского полководца опустошили Саксонию, но не успели разгромить и уничтожить ее армию, возглавляемую курфюрстом Иоганном Георгом: она успела соединиться с королевской армией Швеции. Тилли не отважился напасть на объединенные силы противника и решил подождать спешившие к нему вспомогательные войска. В начале сентября 1631 года он расположил под Лейпцигом на выгодной позиции походный лагерь и хорошо укрепил его.
К тому времени Тилли не проиграл еще ни одного сражения, хотя ему и приходилось уводить свои войска с поля битвы, так и не выяснив отношения с противником. В числе побежденных им значились такие полководцы, как Мансфельд, Христиан Брауншвейгский, маркграф Баденский и король Дании. Однако среди них не было полководца, равного шведскому королю Густаву-Адольфу. Тилли готовился к встрече с ним очень серьезно. Генеральное сражение между ними могло стать поворотным моментом в затянувшейся Тридцатилетней войне.
Густав-Адольф, получив сведения о том, что главные силы католической армии находятся под Лейпцигом, решительно повел туда свою армию. Узнав о ее приближении, Тилли не решился давать сражение в лагере, который мог оказаться для его войск западней. Он вывел их на Брейтенфельдскую равнину и у подножия холмов построил для сражения в одну сплошную линию. Артиллерия была установлена на вершинах холмов и могла держать под обстрелом большую часть окружающей местности.
Шведско-саксонская армия вступила на Брейтенфельдскую равнину двумя походными колоннами. Чтобы помешать им развернуться в боевой порядок, Тилли выслал вперед 2-тысячный отряд кирасир, который ввязался в бой со шведским авангардом, но был вынужден отступить. Тогда, чтобы задержать подход неприятеля, имперский полководец приказал поджечь одну из деревень. Но и это препятствие не помешало шведам и саксонцам развернуться в боевой порядок.
17 сентября на Брейтенфельдской равнине близ Лейпцига в сражении сошлись два больших европейских полководца, которые до того не знали поражений. Битва началась 2-часовой артиллерийской канонадой. Изменившийся ветер гнал в лица шведам пыль и клубы порохового дыма. Тилли двинул в атаку свои полки и быстро опрокинул саксонцев. Но шведы в центре и на флангах отразили все многочисленные атаки католической пехоты и кавалерии. Ту позицию шведов, где находился сам король Густав-Адольф, тяжелая кирасирская кавалерия Тилли атаковывала семь раз, но все безуспешно.
Тилли уверовал в свою победу тогда, когда на поле битвы возвратились войска, преследовавшие бежавших саксонцев. Но они неожиданно оказались атакованными шведами и были оттеснены к лесу. Столкновение оказалось столь яростным, что только четыре полка имперцев смогли удержать свои позиции в лесу. Этот наступательный порыв солдат Густава-Адольфа изменил всю картину сражения.
Король в сражении при Брейтенфельде основательно переиграл фельдмаршала графа фон Тилли. Организованная по-новому шведская армия под вечер охватила полукольцом армию Священной Римской империи и Католической лиги. Католики потеряли 7 тысяч человек убитыми и 6 тысяч пленными. Остатки разгромленной католической армии бежали с поля битвы, с трудом пробившись сквозь шведские ряды.