К трём часам пополудни Фридрих II занял более половины той территории, на которой утром стояла русско-австрийская армия. Однако в бой была введена уже вся прусская пехота, включая резерв. Силы её иссякали, требовались всё новые и новые усилия, чтобы сбить русских со Шпитцберга и Юденберга. Генерал Финк советовал остановиться на занятых позициях; по его мнению, русские были материально и морально истощены и ждали лишь ночи, чтобы начать отступление, так что необходимый результат может быть достигнут без дальнейшей потери людей. Генерал Ретцов рассказывает, что
Так ли всё было на самом деле, но несомненно одно — Фридриха всё ещё удручал полууспех Цорндорфской битвы, к тому же и оспариваемый, и он хотел на этот раз полностью покончить с русскими ещё до конца всей кампании. Ему была нужна полная и несомненная победа.
И он снова бросил в бой свою пехоту. Пруссаки прорвались справа к большой батарее и прошли через неё. Русские дрогнули и побежали.
Теперь успех могла дать только атака на левом фланге. И для этого король выдвинул кавалерию Зейдлица. Но даже такой неустрашимый воин заколебался. Ведь надо было сначала дебушировать из-за кунерсдорфских прудов, построиться под перекрёстным огнём батарей Шпитцберга и Юденберга и только потом идти в атаку вверх по крутым склонам, увенчанным ретраншементами и защищённым волчьими ямами. Даже обзор здесь был не так прост, как на поле Цорндорфской битвы. Поэтому Зейдлиц колебался, но, получая от короля один приказ за другим, не будучи уверенным в своём успехе при новом неповиновении, решился дать сигнал к атаке.
Через интервалы кавалерия дебушировала из-за прудов и, выстроив под страшным огнём артиллерии ряды, кидалась на оборонявшиеся полки (Псковский, 3-й и 4-й Гренадерские, Невский и Казанский). Но всё было напрасно — она лишь с большими потерями откатывалась назад. У проведших четырнадцать часов в седле людей уже не оставалось сил. Главный нерв прусской армии, её великолепная конница была разбита. Разгром Зейдлица воодушевил слабую кавалерию союзников. Сначала отступавших контратаковали два эскадрона австрийских гусар и два эскадрона кирасир Его Императорского Высочества. За ними в атаку бросилась и вся остальная кавалерия под личным предводительством Лаудона. Зейдлиц был отброшен за пруды Кунерсдорфа. Победоносные эскадроны выстроились по кромке франкфуртского леса, лицом к Большому Шпитцбергу. С этого момента они уже не принимали почти никакого участия в сражении.
Салтыков вновь обрёл присутствие духа. С Юденберга, где оставалось всего три полка австрийской пехоты и три гусарских, он беспрерывно брал всё новые и новые подкрепления для плато Шпитцберга. Туда был переведён весь корпус Фермора, ещё не побывавший в бою. Оставленная на какие-то минуты большая батарея была отбита. Под этим неудержимым напором не имевшие свежих войск пруссаки откатились к оврагу Кунгрунд, на гребне которого вновь появились шуваловские гаубицы. Ядра ливнем сыпались на Мюльберг, куда отошли от Шпитцберга прусские войска. Фридрих II утверждает, будто его солдаты боялись плена и отправки в Сибирь. Возникла паника. Пруссаки стали скатываться вниз по всем склонам. Русские перешли Кунгрунд и штыковой атакой овладели Мюльбергом. Через мгновение этот холм был очищен, а Кунерсдорф и кладбище захвачены.
Фридрих II понапрасну из последних сил старался остановить всеобщее бегство. На нём был разорван мундир, две его лошади убиты. Шальная пуля расплющилась о лежавший у него в кармане золотой футляр. Он беспрестанно пытался ввести в бой всё, что хоть сколько-нибудь походило на войска, но пехотинцы, едва построившись, сразу же разбегались.
Уже не было ни одного целого батальона. Только кавалерия Зейдлица и несколько эскадронов гвардейских кирасир оставались в сёдлах. Однако король любой ценой хотел вырвать ускользающую от него победу. Зейдлиц снова прошёл между прудами Кунерсдорфа, атаковал ретраншементы русских, но упал, поражённый картечной пулей. Всё обратилось в бегство. Возвратившийся к драгунам, чтобы возглавить последнюю атаку, принц Вюртембергский оказался в одиночестве и был ранен. Генерал-майор Путкаммер пал, находясь впереди своих гусар. Были ранены генералы Финк и Хюльзен.