Благодаря упорству, с которым III корпус продолжал вести арьергардные бои, Карл смог перегруппировать остатки армии и занять позиции севернее и западнее Амберга. Он надеялся задержать преследовавших его армию французов, вступив с ними в оборонительное сражение, тем самым предоставив своему громоздкому обозу возможность уйти через труднопроходимые ущелья в Богемию. Обеспечив безопасность своих обозов, армия могла бы затем с боями выйти из Баварии и, оказавшись по ту сторону гор, восстановить свою мощь. К несчастью для Карла, его планы были сразу же разгаданы. 13 апреля, когда измотанные постоянными арьергардными боями войска Гогенцоллерна уже подходили к Амбергу, бригада генерал-майора Людвига Тьерри сбилась с пути. Авангард Массены застал австрийцев врасплох, и когда на отступающее каре обрушилась баденская и гессенская легкая конница, оборона Тьерри рухнула. В ходе настоящей травли спасавшихся бегством австрийцев был взят в плен сам Тьерри и более тысячи его солдат, затем была рассеяна и значительная часть бригады генерал-майора Николаса фон Кайзера. Погоня продолжалось вплоть до Кармензольдена (это всего в пяти километрах западнее Амберга), где II корпус австрийской армии остановил увлекшиеся погоней и уже не соблюдавшие боевого порядка отряды преследователей.
Тем временем остальные подразделения армии Наполеона подошли к полю битвы. В сумерках французские войска выстроились в виде полукруга, охватив Амберг с севера и запада: Удино – в районе Уллерсберга, вюртембергцы Вандамма – южнее Аммерталя, Массена – в районe Зибенайхена, а корпус Даву – в лесном массиве севернее и северо-восточнее Трасслберга. Тем же вечером, составляя распоряжения, Наполеон написал:
Что касается австрийцев, то холмистая местность и необходимость контролировать дороги, проходящие через Амберг, принудили Карла занять невыгодную для обороны позицию. Он сосредоточил I корпус Бельгарда на правом фланге, восточнее Фильса, поручив ему охранять северные подходы к Амбергу; II корпус он поставил в центре, между Фильсом и Аммербахом; V корпус расположился на открытых склонах холмов, растянувшихся на левом фланге; оба резервных корпуса заняли позиции в низине, южнее Амберга. Ночью он отослал назад измотанные в боях III и IV корпуса, которым поручил обеспечить безопасность переправы через реку Нааб в ходе предстоящего отступления.
Наполеон планировал начать битву ударом II корпуса по левому флангу австрийцев, препятствуя отступлению Карла и принуждая его ввести в бой резервы еще до того, как в сражение вступят VIII, IV и III корпуса французской армии, которые один за другим будут наносить удары по позициям австрийцев. Утром новобранцы Удино, стряхнув иней со своих шинелей, второпях перекусив и сделав глоток коньяка, двинулись вперед. Вскоре разгорелся яростный бой за деревни Ленгенлох и Гайлох. Французы захватили часть Гайлоха, но, несмотря на свою храбрость, не смогли взять всю деревню. К полудню стало ясно, что атака Удино захлебнулась, а резервы австрийцев так и не были введены в бой. Чтобы не дать австрийской армии уйти и уничтожить ее в одном сражении, Наполеон спешно направил офицеров штаба в три корпуса, еще не вступивших в сражение, с приказом немедленно атаковать. Около часа дня пять французских пехотных дивизий при поддержке 2-й дивизии тяжелой кавалерии ударили в центр позиции австрийцев. Одновременно с ними 4-я дивизия Даву и бригада легкой кавалерии, развернувшись широким фронтом, двинулись на восток, атакуя правый фланг австрийцев в долине Крумб. Чтобы обеспечить мощный резерв, Наполеон сосредоточил силы 1-й дивизии Даву и корпуса Массены, а также 1-ю дивизию тяжелой кавалерии в долине Фильс, в районе Трасслберга – Швайгхофа.
Французам сразу же удалось взять Шюфлох и Аммерсрихт, но когда они подошли к основным позициям I и II австрийских корпусов, их атака уже утратила свою мощь. В то время как эти атаки превращались в перестрелки, другие соединения французской армии перешли в наступление. Взяв Шюфлох, Массена развернул свою 4-ю дивизию, которая вскоре овладела Шпекманнсхофом. Взятие этой деревушки и запоздалое наступление вюртембергцев в долине Аммербаха заставило отойти левое крыло II корпуса и привело к чрезвычайному напряжению на стыке позиций II и V австрийских корпусов. Людвиг отвел свой правый фланг, и Ленгенлох заняли войска Вандамма. Между тем 4-я дивизия Даву, отбросив слабую дивизию фельдмаршала-лейтенанта графа Фреснеля, вступила в бой с Фогельзангским пехотным полком. Это сражение перешло в яростную рукопашную схватку за деревню Ашах.