Рано утром 19 ноября Карл XII выступил из Лаген, но не пошел по большой дороге, а двинулся южнее, через лес, по едва проходимым тропинкам. Шведы скрытно подошли к русскому лагерю и когда около 11 часов утра они показались из леса, герцог де Кроа принял их немногочисленную армию за авангард главных сил, не предполагая, что король рискнет атаковать такими слабыми силами. Между там, Карл XII, захватив беспрепятственно возвышенность Германсберг, приказал строить боевой порядок. Оценив обстановку и выяснив растянутость русской армии, король решил, не увлекаясь действиями на правом фланге противника (путь отступления), прорвать его центр и, разделив на две группы, бить их по частям.
Шведская армия развернулась по обе стороны горы Германсберг. 11 батальонов и 24 эскадрона генерала Виллинга были направлены южнее Германсберга для атаки дивизии князя Трубецкого, а 10 батальонов и 12 эскадронов при 21 орудии генералу Реншильда должны были наступать севернее этой горы на полки Головина. Артиллерия майора Аппельмана должна была поддержать атаку правого крыла и служить связью между обеими колоннами. 12 эскадронов составляли резерв и были направлены за войсками Реншильда.
Бой начался канонадой с обеих сторон, продолжавшейся до 2-х часов дня. Карл XII медлил бросаться в рукопашный бой, надеясь вызвать русских в открытое поле и тем самым избежать штурма укреплений лагеря, но видя, что противник не покидает своих позиций, он приказал идти в атаку. Шведам удалось достичь внезапности, скрыто подведя войска под прикрытием интеЖивного артиллерийского огня. Русские же ничего не предпринимали и только отстреливались. Момент для атаки был выбран очень удачно. Небо покрылось тучами, поднялась метель при сильном холодном ветре, бившая прямо в глаза русским. Забросав ров фашинами, шведы ворвались в укрепление и атаковали с обоих флангов войска князя Трубецкого. Центр был прорван, опрокинутые части Трубецкого побежали, увлекая и левый фланг Головина. «Немцы нам изменили», – раздались крики среди обезумевших солдат, начавших избивать своих офицеров. Герцог де Кроа, генерал Алларт, саксонский посланник Ланген и командир Преображенского полка Блюмберг предпочли для собственной безопасности сдаться в плен.
Наступление шведов вызвало панику в поместной коннице Шереметева. Даже не будучи атакованной, она бросилась в реку Нарову близ порогов и, потеряв до тысячи человек утонувшими, перебралась на другой берег.
Между тем шведы, покончив с центром, двинулись левой колонной к мосту у острова Хампергольм, а правой – к деревне Юала. Однако, несмотря на критическое положение русской армии, шведы встретили на обоих флангах упорное сопротивление. На левом фланге центром сопротивления стала дивизия генерала Вейде, который успел привести войска в порядок. На правом же фланге успешно сопротивлялись Преображенский и Семеновский полки. Тем не менее, тысячи солдат в панике устремились к единственному понтонному мосту через реку Нарову. Естественно, мост не выдержал и разошелся.
Ночью князь Я.Ф. Долгоруков, посовещавшись с, боярами A.M. Головиным и И.И. Бутурлиным, а также с начальником артиллерии (генерал-фельдцейхмейстером) имеретинским царевичем Александром Арчиловичем, решил капитулировать. К шведам немедленно были посланы парламентеры.
Карл и его генералы понимали, что силы русских войск далеко не исчерпаны, и согласились на почетную капитуляцию. Согласно ее условиям всем русским генералам, офицерам и войску с шестью полевыми пушками разрешалось свободно отступить; с обеих сторон обменять пленных и похоронить тела. Всю тяжелую артиллерию и всю полевую артиллерию (кроме названных 6-и пушек) оставить шведам, все же прочее, багаж полковой и офицерский, свободно с войском отвести.
Русские бояре не доверяли шведским генералам и потребовали подтверждения условий капитуляции самим королем. Карл согласился, и в знак согласия король подал руку князю Долгорукову.
Еще ночью шведы начали чинить русский понтонный мост, и к рассвету он был готов. Утром, около 10 часов, Преображенский и Семеновский полки, а также дивизия Головина с оружием, распущенными знаменами и барабанным боем перешли через мост. Вместе с ними на другой берег Наровы была перевезена и казна русской армии, что вызвало ярость шведов. В условиях капитуляции о казне ничего не говорилось, тем не менее, шведы потребовали «деньги на бочку», русские отказали. Тогда шведы окружили дивизии Трубецкого и Вейде, которые еще не успели переправиться через мост. Началась перестрелка, несколько десятков, а может быть, и сотен русских солдат были убиты. Остальные были обезоружены, ограблены и лишь после этого отпущены за реку. Обоз, знамена и шесть полевых пушек, оговоренные условиями капитуляции, были захвачены шведами. Кроме того, были задержаны некоторые русские военнопленные, включая Я.Ф. Долгорукова, A.M. Головина, Адама Вейде, царевича Имеретинского, И.Ю. Трубецкого, И.И. Бутурлина.
21 ноября Карл XII торжественно вступил в деблокированную Нарву. По улицам города провели 79 знатных русских пленников.