Ослабленный русский отряд вышел в тыл авангардной дивизии Мортье, но сам был атакован с тыла другой подошедшей французской дивизией. Завязался жаркий бой, в котором противники не раз кидались друг на друга в штыковые атаки. Как говорил наполеоновский генерал Дюпон, «твердость русских равнялась мужеству французов».
После двухчасового боя пехота Дохтурова, не имея ни артиллерийской поддержки, ни помощи кавалерии, оказалась не в силах противостоять атакам свежей французской дивизии и в девять часов вечера вынуждена была очистить путь остаткам авангарда корпуса Мортье. Его войска всю ночь отходили к Дунаю и на лодках переправлялись на другой берег реки. Через два дня на левобережье не осталось ни одного француза.
Сам Наполеон назвал дело у Кремса 30 октября (11 ноября) 1805 года со всей справедливостью «побоищем». Французы потеряли около 5000 человек, в том числе около 1,5 тысячи пленными, пять орудий, штандарт и знамя. Потери русских составили около 2000 человек.
Среди отличившихся в сражении у Кремса оказался Московский мушкетерский полк. Генерал Д.С. Дохтуров доносил главнокомандующему: «Все три батальона Московского мушкетерского полка, составлявшие первую линию, грудью шли вперед, исполняя во всей точности мои приказания и без всякой расстройки заходили по отделениям, строили колонну, опять выстраивались и пальбу по отбою с невероятной скоростью прекращали».
Поражение наполеоновских войск под Кремсом имело огромное значение, прежде всего моральное. Впервые французский император встретился с достойным противником, от которого потерпел поражение. Однако Кремская победа русского оружия имела и стратегическое значение. Она разрушила планы Наполеона на уничтожение Подольской армии до подхода к ней подкреплений, позволила союзникам произвести перегруппировку сил для новых сражений и главное — рассчитывать на вступление в войну Пруссии.
Австрийский император Франц I, отмечая заслуги Михаила Илларионовича в победе под Кремсом, писал ему: «Не умею лучше выразить армии мою искреннюю благодарность и удовольствие, как жалуя вам, как ее начальнику, военный орден Терезии большого креста в знак всегдашней памяти обо мне и счастливой этой победы».
До полководца М.И. Голенищева-Кутузова этой высшей боевой награды Австрийской империи были удостоены лишь двое русских: цесаревич Константин Павлович и генералиссимус A.B. Суворов-Рымникский.
Казалось, что переправа через Дунай и победа под Кремсом дали полководцу России возможность полностью реализовать свои стратегические замыслы. Подольская армия получала свободу движения к Ольмюцу (Оломоуцу) на соединение с подходившими для подкрепления войсками Буксгевдена. Казалось, что теперь германская армия Наполеона надолго застрянет за Дунаем. Мост у Кремса был разрушен.
Единственный Таборский мост у Вены охранялся крупными силами австрийских войск под командованием генерал-майора Ф. Ауэрсперга, которые прикрывали город. Стремясь изменить ситуацию в свою пользу, Наполеон послал на неприятельскую столицу корпуса Мюрата и Ланна. События двух ближайших дней после Кремской победы решительно осложнили всю обстановку. На рассвете 1 (3) ноября драгунская бригада Себастиани заняла Вену без сопротивления австрийцев.
Произошло это так. Мюрат и Ланн вступили в переговоры с князем Ауэрспергом, уверяя его в том, что между Наполеоном и Францем I заключено перемирие. Они шаг за шагом продвигались по Таборскому мосту, пока не очутились на противоположном берегу. Вслед за ними на глазах изумленных австрийцев французские гренадеры без единого выстрела перешли мост и захватили батареи пушек. Ауэрспергу ничего не оставалось, как сдать неприятелю без сопротивления Вену и отступить от нее.
Над Подольской армией вновь нависла угроза окружения. Наполеон двинул через Вену корпуса Аанна и Сульта, кавалерию Мюрата и гренадерскую дивизию Удино с целью перерезать пути отхода русской армии. Войскам Бернадотта и Мортье приказывается восстановить мост через Дунай и ударить по русским с тыла.
Такой поворот событий потребовал от М.И. Голенищева-Кутузова принятия новых полководческих решений. Подольская армия вынуждена была уходить с дунайских берегов, чтобы «избежать неравного сражения с значительно превосходящими силами противника». Лазутчики, посланные к Кремсу, донесли, что ненастная погода не позволит французам быстро восстановить мост через реку.
Тогда, не теряя времени, кутузовские войска форсированным маршем двинулись на Брюнн. Вперед против быстро приближающейся кавалерии Мюрата на Цнаймскую дорогу выдвигается 6-тысячный отряд князя Багратиона. Он расположил свои основные силы у Шенграбина, поставив впереди себя кавалерийский заслон из 8 эскадронов австрийцев под командованием графа Ностица и двух казачьих полков.