Но, к сожалению, сначала для обороны сил у французов явно не хватало. Приказы Бурбаки на 9 января не отражали его ожиданий сражения с немцами у Оньона: они предписывали лишь продвижение дальше на 4 километра всем четырем корпусам приблизительно параллельными путями, и, как большинство французских военных приказов, не содержали сведений ни о расположении врага, ни о цели наступления, ни указаний для взаимодействия на случай неприятельской атаки. Виллерсексель располагался на пути следования только одного корпуса, 20-го. 18-й корпус проходил за Оньоном, направляясь прямиком к баденским дивизиям, маршрут 24-го корпуса протянулся северо-восточнее места сражения, а 15-й корпус за рекой Ду вообще был вне досягаемости. Утром 9 января только 200 человек из авангарда 20-го корпуса достигли городка, и, несмотря на преимущества позиций для оборонявшихся, немецкая пехота, после первой попытки сдержать ее, сумела преодолеть реку по веревочному мосту и ударить с тыла по оборонявшим главный мост. К полудню, когда на сцену вышли основные силы 20-го корпуса, немцы уже овладели и замком, и городком.
Авангард 18-го корпуса между тем уже столкнулся с немцами к северу от Оньона в районе деревни Мара. В результате обычных недоработок штабистов главные силы увязли в продолжительных задержках и так и не смогли выстроиться в боевой порядок, чтобы достойно атаковать малочисленные силы немцев, стоявших у них на пути. 20-й корпус, таким образом, остался без поддержки и на левом, и на правом флангах, где Брессоль, несмотря на неоднократные донесения Бурбаки, гнал 24-й корпус все дальше и дальше от поля сражения. Сам Бурбаки подошел к штабу 20-го корпуса у Виллерсекселя во второй половине дня. В знакомой атмосфере поля битвы он позабыл об осторожности, не покидавшей его с начала войны. «Перед вами всего каких-то 15 000 человек, – сказал он командиру дивизии, явно преувеличив цифру, – займите позицию для меня. Вы уже должны были занять ее. В вашем возрасте я пошел бы на них с палкой в руке». Темперамент Бурбаки подействовал заразительно на офицеров, и впервые ряды этой несчастной армии будто встрепенулись, позабыв об апатии. Полки с торжествующими криками уже в сумерках двинулись по заснеженным полям и штурмовали городок. Бурбаки вернулся в штаб, чтобы передать Гамбетте донесение: «Все перечисленные цели наступления достигнуты. Главная цель, Виллерсексель, была взята с криками Vive la France!».
Но торжествовал Бурбаки рано. Вердер, стремясь избежать сражения до соединения с войсками, окружавшими Бельфор, второпях прибыл в Виллерсексель в полдень с приказом находящимся там войскам оставить в городке малочисленный гарнизон и продолжить наступление. Войска в Виллерсекселе стали уже уходить, и именно в этот момент и ударил 20-й корпус. И французы проникли в городок и в замок без особого труда, но одержанная ими победа грозила повергнуть наступление немцев в хаос, и командир дивизии, решив позабыть о приказе Вердера, распорядился защищать городок. Это убедило французов, что бой далеко не закончен. Немцы, толпясь, ринулись назад, и бои, то затихая, то вновь возобновляясь, продолжались на заснеженных улицах до глубокой ночи. Группа немцев пыталась пробиться в замок через первый этаж, но французы не желали уступать ни пяди, и в течение многих часов в темных коридорах и залах не утихала стрельба, пока разведенный кем-то огонь не разрешил спор – огонь охватил здание, и вскоре крыша рухнула, похоронив под собой и французов и немцев в огромном братском погребальном костре. Лишь к полуночи все утихло, немцы убрались прочь и продолжили марш.