Сражение началось в половине шестого утра 26 августа атакой французской дивизии генерала А. Дельзона на Бородино. Это был отвлекающий маневр Наполеона, главный удар он нанес на левом фланге русских войск через час. Еще через полчаса после ожесточенной артиллерийской подготовки началась вторая атака на флеши. Наполеон вводил в дело все новые и новые части, чтобы прорвать левый фланг, зайти в тыл русской армии и заставить ее сражаться перевернутым фронтом. В 11 часов 30 минут он предпринял самую решительную атаку на флеши: он ввел в дело 40 тыс. отборных французских войск и сосредоточил на флеши огонь двух третей своей артиллерии. Хотя в ходе этой атаки флеши были заняты французами, но прорвать фронт расположения русских частей Наполеону не удалось. Отступившие заняли прочную оборону. В этой атаке получил смертельную рану Багратион. С захватом флешей французами начался массированный артиллерийский обстрел центра русской обороны - Курганной батареи Н. Н. Раевского. По ней били 400 орудий, для ее штурма было сосредоточено 45 тыс. солдат. В этот момент по приказу Кутузова в тыл французских войск был предпринят рейд конницы М. И. Платова и Ф. П. Уварова. Хотя он и не дал ожидавшегося результата (разгром тылов французской армии), но на два часа приостановил атаки французов на русский центр, что дало возможность Кутузову подтянуть резервы и перегруппироваться. К 16 часам редут Раевского все-таки был захвачен французской конницей. К вечеру Кутузов приказал своим войскам отойти на новую линию обороны. Сгустились сумерки, пошел мелкий дождь. Наполеон прекратил атаки и отвел свои войска на исходные позиции, ограничившись артиллерийской канонадой.
В Бородинском сражении потери французов составили 28 тыс., русских 46,5 тыс. человек, в том числе 29 генералов. Большие потери и задержка с прибытием обещанных резервов не позволили Кутузову на следующий день возобновить сражение. Он отдал приказ об отступлении к Москве. В своем донесении Александру I он расценивал это сражение как победу русской армии. Так считают и многие отечественные историки. Иначе оценивают результаты Бородинского сражения французские историки, говоря, что "в битве при Москве-реке" победили французы. По-видимому, в оценке битвы точнее всех был сам Наполеон: "Французы в ней показали себя достойными одержать победу, а русские стяжали право быть непобедимыми".
1 сентября в д. Фили, в трех верстах от Москвы, был собран военный совет. Кутузовым был поставлен на обсуждение вопрос: "Ожидать ли нападения на невыгодной позиции или уступить неприятелю Москву?" Мнения разделились, но Кутузов принял единственно правильное решение: оставить Москву, чтобы сохранить армию, ибо с потерей армии будет потеряна и Москва и проиграна вся кампания.
На следующий день французская армия подошла к Москве. Напрасно Наполеон на Поклонной горе ждал депутацию "бояр" с ключами от города. Москва опустела: из 270 тыс. ее жителей в ней осталось около 6 тыс. Отступление русской армии через Москву было столь поспешным, что неприятелю достались богатые склады с оружием, боеприпасами, обмундированием, продовольствием. Оставлены были на милость победителя и 22,5 тыс. раненых в госпиталях Москвы. В ту же ночь в разных местах города вспыхнули пожары, которые бушевали целую неделю. В огне погибло более 2/3 зданий. Жертвами пожара стали многие из оставшихся жителей, а также раненые в госпиталях.
В литературе давно ведутся споры о виновниках московского пожара. Неверно утверждение о том, что Наполеон при вступлении в город якобы отдал приказ о его сожжении. Это было бессмысленно хотя бы потому, что ему необходимо было расквартировать в городе огромную армию, обеспечить ее жильем и продовольствием. Неправомерно и обвинение в преднамеренном сожжении Москвы русских. Но есть данные о приказах уничтожить склады оружия, фуража и продовольствия. Вероятно, поднявшийся ветер при сухой погоде превратил отдельные очаги пожара в море огня. Пожар не смог "выкурить" французов из Москвы. Войска Наполеона благополучно разместились в городе, а вслед за ними и подходившие резервы. Первоначально Наполеон намеревался всю зиму сидеть в Москве, с тем чтобы подготовиться к новой кампании в предстоящему году. Но чем дольше его армия находилась в Москве, тем более она разлагалась: дисциплина катастрофически падала, усилились мародерство и грабежи. Создались серьезные трудности в обеспечении армии продовольствием и фуражом. Москва была блокирована партизанами, уничтожавшими французских фуражиров. Во время своего пребывания в Москве французская армия потеряла до 30 тыс. человек.
Из Москвы Наполеон неоднократно обращался к Александру I с предложениями о заключении мира. Константин Павлович, вдовствующая императрица, многие царедворцы склоняли Александра к миру. Просили об этом Аракчеев и Балашов. Но Александр был непреклонен. "Я отращу себе бороду и лучше соглашусь питаться картофелем с последним из моих крестьян, нежели подпишу позор моего отечества", - заявил он.