Едва Поляки начали располагаться станом и готовить укрепления, Хмельницкий набежал уже на них. Это было в праздник Преображения, 6 Августа, во 6 вторник. Был разсвет. Сражение началось жаркое с обеих сторон. Драгуны Немецкие, построенные весьма правильно, шли фрунтом на козаков. Допустив на карабинный выстрел, козаки дали по них залп из винтовок, разсыпались и, надеясь на их непроворность, заскакали в тыл. Пока те успели поворотиться назад целым фрунтом, часть их уже была переколота; а другой наш отряд стал докалывать их и сзади; вскоре драгуны разстроились. Немецкая пехота сражалась отчаянно; храбрость ее была равна искусству и опытности; быстрая в движениях и опытная их артиллерия была губительна для нашей пехоты. Приметив это, Гетман прикрыл ее конницею, и занимая Немцев наездами, начал кружить. А между тем козацкая пехота обогнула неприятелей, прошла неприметно в местечко, оттуда садами и жилищами на средину Польской армии, и давши всеобщий залп, кинулась, по обыкновению, подымать Поляков на копья; те не устояли, бросились в бегство и смяли пехоту Немецкую. Увидя ее тыл, Гетманская конница наскакала, смешала ряды, разстроила линии и захватила артиллерию. Тогда вся Польская армия, второпях, и смешенная, прежде попятилась назад, потом оборотилась спиной, разбежалась врознь, и, если б не ночь, весьма темная, то не много б спаслось от истребления, хотя впрочем и так Поляков и Немцов сочтено убитых более десяти тысяч, а в том числе и множество офицеров. Хмельницкий с приличною почестью похоронил последних в Польском Костеле.
Обоз, состоявший из 100,000 подвод, достался козакам. Богатства эти были случайно для козаков увеличены свадьбою одного из Магнатов в Пилявцах; к нему съехалось множество знатных Поляков с семействами. Но Гетман велел всех их отпустить, а забрать только у них серебро, золото и все драгоценности.
Из взятых под Пилявцами пленных, Хмельницкий отпустил одиннадцать офицеров, иностранцев, только взял с них честное слово не воевать против козаков, а тринадцать пленников переслал к сыну своему Тимофею для отдачи в подарок Хану. Потом написал представление ко всем чинам республики. Оно было следующего содержания: