Несмотря на то что Вена держалась очень стойко, к концу августа стало казаться, что силы осажденных подошли к концу. И наконец к городу с северо-востока подошла долгожданная подмога.
Решающее сражение произошло 12 сентября 1683 года, когда к Вене подошли объединенные силы Священной Лиги – антитурецкой коалиции под патронатом Папы Римского, сложившейся в ходе начавшейся войны Австрии против Турции.
Суммарная численность союзной армии составила свыше 84 000 человек. Объединенными силами командовал король Речи Посполитой Ян III Собеский. С собой он привел 37 000 солдат с 28 пушками. Под командованием Карла V Лотарингского находилось 18 400 австрийцев с 70 пушками. Принц Георг-Фридрих Вальдекский выставил 20 000 баварских, франконских и швабских солдат с 38 пушками. Курфюрст Саксонии Йоганн-Георг III командировал 9 000 саксонцев с 16 пушками.
Численность турецкой армии в день Венского сражения, по всей видимости, не превышала 55 000 –60 000 человек.
За шесть дней до этого польская армия перешла Дунай в 30 км к северо-западу от Вены и соединилась с остальными войсками Священной Лиги, действия которой к тому времени уже благословил Папа Иннокентий XI (в миру – Бенедетто Одескальки). Один лишь французский король Людовик XIV, принципиальный противник Габсбургов, отказался помогать союзникам.
К этому времени турецкие саперы взорвали один за другим значительные участки городских стен, что привело к образованию огромных брешей. Все свидетельствовало о том, что очень скоро придется вести бои на улицах города.
Союзникам-христианам нужно было действовать очень быстро, чтобы самим не осаждать захваченную врагом Вену. Они вышли на подступы к городу и заняли горные массивы Каленберг и Леопольдсберг, возвышавшиеся над долиной, где располагались турецкие позиции. Сделав это, они дали знать осажденным о своем прибытии, запустив в небо несколько сигнальных ракет.
Ранним утром 12 сентября турки предприняли атаку, чтобы помешать союзникам как следует построить свои войска. Карл V Лотарингский со своими австрийцами контратаковал с левого флага, а немцы атаковали центр позиций турок.
Немецкий историк Оскар Егер в «Новой истории» пишет:
Кара-Мустафа, в свою очередь, контратаковал, но было уже поздно. Теперь уже польская кавалерия нанесла мощный удар во фланг турок. Это была великолепная атака! На турок накатилась настоящая 20-тысячная железная лавина польских гусар и немецкой конницы. Считается, что это была одна из крупнейших кавалерийских атак за всю историю войн.
Ко всему прочему воодушевленные защитники Вены выбежали из города и присоединились к атаке на растерявшихся турок.
И турки бросились спасаться бегством. Вслед за гусарами победоносно двигался сам польский король, и некому было остановить его движение. Напрасно Кара-Мустафа пытался задержать толпы бегущих: его никто не слушал. На турок напал такой страх, что всякий старался только удрать, не думая о последствиях.
Это была победа, после которой Ян III Собеский перефразировал знаменитое изречение Юлия Цезаря, сказав: «Venimus, Vidimus, Deus vicit» – «Мы пришли, мы увидели, Бог победил».
Французский историк Жозеф-Франсуа Мишо рассказывает: