Наступление левого крыла на позиции посполитого рушения развивалось поначалу удачно, но, увлекшись атакой, русские открыли свой тыл артиллерийской засаде в ельнике. В официальной летописи говорится: «с королевыми же воеводами многие желныры с пищалми, а место пришло тесно, и биша из лесов великого князя людей». Залп фельдшлангов и ручниц в узком дефиле («а место пришло тесно») пришелся по линиям полка Левой руки и Передового полка, очевидно, с фланга, «и убиша ис пушки в передовом полку воеводу князя Ивана Ивановича Темку Ростовского».[376] В панике отряды обратились в бегство: «сдавливаемые спереди королевскими, а сзади своими отрядами (до которых не дошли королевские) и повергаемые ранами от орудий пехоты, [московиты] стали с боков выходить из сражения».[377] Из описания Бельского следует, что центр русских показал тыл только тогда, когда побежали крылья.[378] У С. Герберштейна наоборот: «Завидев это бегство, отступили и оба русских крыла». Архангелогородский летописец отмечает, что после разгрома корпуса А. И. Челядина литовцы добили правое крыло Булгакова.[379] В погоню за отступающими русскими Острожский отправил резерв — 800 поляков.[380]
Основные потери русская армия понесла не в ходе сражения, а при беспорядочном отступлении, — «в этом бегстве произошло избиение московитов». С. Гурским рисуется поистине апокалипсическая картина, с подробным описанием кровавых сцен и гор трупов: «На поле были видны претерпевшие убийство тела, с вытекшей на землю кровью, лежащие без голов, рук или ног, а у иных голова была разбита молотом или рассечена надвое, у кого обнажен позвоночник, у кого выпали кишки, у кого отсечено от тела плечо с рукой, у кого разбиты мечом лицо или рот, кто разрублен от головы до пупа, в ком торчало копье, кто стонал, кто испускал дух, кто раздавлен конями, кто завален огромными тушами лошадей. Очень печально и ужасное для самого Господа зрелище. Даже в болотистом русле Кропивны и на ее обрывистых берегах, в 4 милях от места битвы, лежало большое количество московитов вместе с лошадьми, так что течение было запружено наваленной кучей трупов, и наши, сжигаемые жаждой, зачерпывали шлемами и пили кровавую воду».[381] Факт гибели части московского войска на крутых берегах Кропивны подтверждается известием Псковской летописи: «иные побегоша к Смоленску, а иные в реки непроходимые забегоша».[382]
Преследование продолжалось на протяжении 8 миль от места битвы. К вечеру вернулась кавалерия, отправленная в погоню, приведя с собой пленников.
На второй день после поражения государь покинул город; в самом Смоленске царили пораженческие настроения. «И то уведа владыка смоленский (епископ Варсонофий — А. Л.), что князя великого урон, и он нача со князьями смоленскими и с паны мыслити измену великому князю».[383] Летописи приводят рассказ, что владыка послал к королю своего племянника Ваську Ходыкина с письмом: «аще ныне подвигнешися сам ко граду Смоленьску, или воеводы свои со многими людми пошлеши, можеши ныне град без труда взяти».[384] Измена была вскрыта наместником смоленским — боярином В. В. Шуйским. Заговорщики были арестованы, а город стал готовиться к обороне.