Отряды пехотинцев подбирались с топорами к неохраняемому плетню, стремясь быстро прорубить проходы для конницы. Частично им это удалось. Но поднятые по тревоге русские стрельцы и мушкетёры Делагарди успели добежать до плетня и открыть огонь прежде, чем на поле выехали гусарские полки. Выдвижение польской конницы замедлилось, что позволило Дмитрию Шуйскому и Якову Делагарди вывести своё воинство из Лагерей и построить его для сражения. У Делагарди на правом крыле впереди расположился пехотный строй, за ним — конница, у Дмитрия Шуйского, на левом крыле, — наоборот. Дмитрий Шуйский расставил свои полки крайне неудачно. Сражение предстояло вести в «поле», поэтому устойчивость боевых порядков могла обеспечить только пехота, вооружённая «огненным боем» и длинными копьями немецкого образца (таких копий у русских пехотинцев было достаточно), но незадачливый воевода в первые ряды выдвинул не пехоту, а конные отряды «детей боярских». В результате пятитысячная конница Зборовского всей массой, выставив вперёд длинные пики, обрушилась на эти отряды и опрокинула их. Отступая, «дети боярские» смяли собственную пехоту. Полки перемешались. Беспорядочные толпы ратников побежали к лагерю, чтобы укрыться за повозками. Многим удалось это сделать.
Под знаменем воеводы Дмитрия Шуйского собралось в лагере не менее пяти тысяч человек, в обозе оставалось восемнадцать пушек — сила немалая. Ещё не всё было потеряно, тем более что на правом крыле наёмники Якова Делагарди продолжали сражаться. Несколько раз конница гетмана Жолкевского атаковала плотную фалангу немецкой пехоты, ощетинившуюся длинными копьями, но безуспешно. Вот тут-то и нужно было помочь Якову Делагарди ударом из русского лагеря. Но воевода Дмитрий Шуйский предпочёл выжидание, за что и был наказан. Когда на помощь гусарам пришла королевская пехота, наёмники стали разбегаться. В беспорядке отступили французская и английская конницы: польские гусары явно превосходили их по численности, к тому же они были воодушевлены первыми успехами и атаковали яростно. Лагерь наёмников захватили, но Якову Делагарди удалось спастись от полного разгрома. Трёхтысячный отряд его воинов занял удобную позицию у опушки леса, за лагерем, и мог продолжать сражение.
Даже в этот критический момент у воеводы Дмитрия Шуйского была возможность переломить ход сражения: следовало выйти из лагеря и ударить по полякам, грабившим лагерь наёмников и готовившимся к атаке на уцелевшее воинство Делагарди. Но воевода не сделал этого, он всё ещё выжидал.
Тем временем гетман Жолкевский послал своего племянника к наёмникам, предложив им почётную капитуляцию. Первыми на сторону Жолкевского перешли французские наёмники, за ними — ландскнехты. Когда Яков Делагарди убедился, что половина его людей «передались» полякам, он предложил Жолкевскому заключить перемирие отдельно от русских. Взбунтовавшиеся наёмники начали грабить лагерь, не пощадив даже обоза своего собственного предводителя. Наёмная армия Якова Делагарди перестала существовать.
Дмитрий Шуйский отдал приказ об отходе, который превратился в беспорядочное бегство. Только окрестные леса спасли ратников от поголовного избиения или плена. Сам воевода бежал, забыв о войске. Своего боевого коня он утопил в болоте, и в Можайск, как отмечали очевидцы, приехал на тощей крестьянской кляче.
Через несколько дней, узнав о поражении больших полков, сдался окружённый в Царёвом Займище отряд воеводы Григория Валуева. Царь Василий Шуйский остался без армии.
Дальше поражение следовало за поражением.
Лжедмитрий II возобновил наступление на Москву и занял Серпухов.
Войско гетмана Жолкевского захватило Вязьму.
Царь Василий Шуйский пытался ещё раз собрать дворянское ополчение, рассылал грамоты в разные города, но дворяне не спешили на призыв непопулярного правителя. В самой Москве начались волнения. Толпы горожан собирались под окнами царского дворца и кричали: «Ты нам не государь!»
Делегация бояр отправилась в королевский лагерь под Смоленск и подписала договор о признании русским царём королевича Владислава, сына короля Сигизмунда III.
16 июля 1610 года самозванец появился под Москвой с трёхтысячным войском. С ним был тушинский боярин Дмитрий Трубецкой.
Бессильного царя Василия Шуйского свергли и постригли в монахи, власть перешла к группе знатнейших бояр (так называемая «семибоярщина»), которые тотчас же начали переговоры с королём Сигизмундом III. Вскоре бояре впустили в Москву польский гарнизон. Ждали нового царя Владислава, но теперь уже Сигизмунд III не соглашался отпустить в Москву своего сына. Он стал сам претендовать на царский венец. России грозила утрата национальной независимости.
Самозванец, лишившись польской помощи, отступил в Калугу, где и был убит — интервенты больше не нуждались в нём. Остатки тушинцев и казаки собрались вокруг атамана Заруцкого.