Легкая бригада построилась в боевой порядок и во главе со своим командиром бросилась в стремительную атаку. Бригада наступала в трех линиях, ей предстояло пройти более 2,5 км. Справа двигалась Тяжелая бригада. Перед ними стояли части русских войск, расположенные в виде подковы. С одной стороны они располагались на высотах с только что занятыми ими редутами, с другой — они занимали Федюхины горы. Англичане оказались под огнем с двух сторон.
Русские артиллеристы, а затем и стрелки открыли огонь с занятых ими высот по всадникам. Однако остановить наступление было уже невозможно. Не обращая внимания на потери, англичане ворвались на редуты. Здесь находились небольшие отряды русских кавалеристов. В нескольких местах завязались рукопашные схватки.
Чем дальше продвигалась Легкая бригада, тем губительнее становилось ее положение. Огонь по англичанам все более усиливался, потери росли. Скрытно подошедший русский уланский эскадрон нанес мощный удар по флангу бригады Кардигана. Не выдержав натиска, остатки бригады начали отступать.
Отступая, кавалеристы несли еще большие потери. Видя гибель своих войск, Раглан бросил им на помощь эскадрон африканских егерей. Они атаковали правый фланг русских войск и потеснили его, но затем были отброшены Владимирским полком.
Вернуться из боя удалось немногим кавалеристам Легкой бригады. Из 800 человек уцелело около 200. За двадцать минут, в течение которых длился бой, была потеряна лучшая часть английской кавалерии, гордость британской армии, цвет аристократии. День 13 октября 1854 г. надолго остался в Англии траурным днем, а местность, где разыгралось сражение, получила название Долины Смерти. Этому событию в Великобритании посвящено множество статей, книг, снято два фильма. Написанное известным поэтом Альфредом Теннисоном стихотворение «Атака Легкой бригады» стало хрестоматийным и до сих пор изучается в английских школах.
Вскоре после поражения английской кавалерии закончилось и Балаклавское сражение. Несмотря на подход больших подкреплений, союзники не рискнули больше атаковать. Не смог закрепить успех и Липранди, не получивший от Меншикова свежих подкреплений. Генерал отдал приказ отходить на исходные позиции. Трофеями русских были неприятельское знамя, 11 орудий, боеприпасы, инженерные инструменты.
В ходе сражения ярко проявились морально-боевые качества русских солдат, оно дало множество примеров героизма и самопожертвования.