Фридрих решил атаковать левое крыло с фронта главными силами и – в охват фланга. Отдельный отряд Вунша (9 батальонов, 12 эскадронов) должен был от Лебуса наступать к Франкфурту, чтобы захватить путь отступления союзников. Таким образом, Фридрих с армией в 48 000 и около 200 орудий атаковал 59-тысячную армию с 230 орудиями.
12 августа
в 3 часа утра началось сражение при Кунерсдорфе; часть прусских войск показалась на третинских высотах, а главные силы короля двинулись в обход к верховьям Гюнера, о чем Тотлебен тотчас же донес Салтыкову, который решился ожидать окончательного выяснения обстановки. В 9 часов утра две сильные батареи открыли огонь из-за оврага во фланг левому крылу (князя Голицына), а пехота спустилась в овраг; в то же время у Кунерсдорфа появились главные силы короля, как бы угрожая центру и нашему правому крылу. Чтобы не дать продолжать далее обход, Салтыков приказал Тотлебену сжечь мост; рассчитывая,В 11½ часа утра начался бой за Мюльбергские высоты на левом нашем крыле. Фланговая позиция была всего для одного полка; под сильным огнем противника атакованные превосходными силами наши уступили пруссакам высоты, причем потеряли две батареи.
Первый участок позиции был потерян. Теперь предстоял бой за Большой Шпиц, бывший в центре. И тут между прежним и новым фронтом позиции было не более 1000 шагов, которые могли занять всего 2 полка. На этом узком пространстве войска центра построились в три линии; первая линия центра, Румянцева, продолжала занимать окопы, прикрывая правый фланг войск, выстроившихся поперек позиции, за оврагом Кугрунд. Графу Фермору послано приказание поддержать центр.
Едва только русские выстроили свою первую линию за Кугрундом, как пруссаки быстро двинулись в атаку, спустившись с Мюльбергских высот, «и в то же самое время неприятельская конница (Зейдлица и принца Вюртембергского) в ретраншаменты пошла», занятые графом Румянцевым.
Эта атака, произведенная на заранее укрепленную сильную позицию, была отражена картечным и сильным ружейным огнем, причём Румянцев и Лаудон выдвинули из резерва всю кавалерию для преследования совершенно расстроенной прусской конницы.
Бой за высоты центра разгорался: вместе с фронтальной атакой пруссаки пошли в обход по оврагу со стороны Кунерсдорфа, но, к счастью, после отбитой Румянцевым атаки кавалерии; тогда 3 наших полка сделали захождение налево и встретили обходящих сильным огнем; скоро прибыли к ним на поддержку 2 полка с правого крыла от Фермора и образовали теперь правое крыло боевого порядка в направлении, перпендикулярном к первоначальному. Вскоре наши перешли в наступление и именно с этого фланга.
Одновременно с атакой Зейдлица прусская пехота атаковала войска Панина за Кугрундом, но была отбита. Тогда Фридрих приказал Зейдлицу снова возобновить атаку, а сам решил атаковать русских пехотой с трех сторон: с фронта, со стороны Кунерсдорфа и «особливою колонною» Финка, усиленной частью конницы принца Вюртембергского, «взад», т.е. со стороны Одера. В это время Вунт занял Франкфурт, вследствие чего путь отступления русских был отрезан.
Атака Финка была отбита последними 2 полками из второй линии Румянцева при содействии артиллерии.
Вторичная атака Кугрунда, с фронта, веденная самим королем, присутствие которого воодушевляло войска после нечеловеческих усилий, удалась. Панин был сбит, и пруссаки овладели большою частью высот Большого Шинца и батареею. Но к этому времени подошли резервы Лаудона и Фермора с правого крыла; они подкрепили центр и правый фланг нашего нового боевого порядка. Зейдлиц, изготовившийся ко второй атаке, был сам атакован во фланг успевшею развернуться нашею конницей и был обращен в бегство, поплатившись за столь невовремя произведенную первую атаку.
Около 5 часов дня наши подкрепления удлинили боевой порядок вправо и «на неприятеля во фланг ударили, батареи наши освободили, на которых уже несколько пушек заклепано было и в самую лощину (Кугрунд) неприятеля погнали».
Чтобы упорядочить отступление, Фридрих послал в атаку 2 эскадрона лейб-кирасир, но они были уничтожены казаками. После этого все побежало. Тотлебен преследовал кавалерию, а Даудон – бегущую прусскую пехоту.
Фридрих был в отчаянии: он считал Пруссию погибшей. Сложив с себя главное командование армией и назначив главнокомандующим принца Генриха, он намеревался лишить себя жизни. Но медлительность Дауна и коварство австрийцев спасли столицу Пруссии и молодое государство. Потери русских были 2614 убитых и 10 863 раненых; потери австрийцев – 893 убитых и 1398 раненых. Неприятельских тел «похоронено» нами 7627; взято в плен 4542, дезертировало 2055 и, кроме того, взято 172 орудия, 26 знамен и 2 штандарта.