Ульрих фон Юнгинген подождал пока поляки прочно увязнут в битве и, понадеявшись на опыт маршала Валленрода, хоругви которого скрылись за холмами преследуя литвинов, ввел в бой свой резерв. Маневр развернутого строя тевтонского резерва показывает их великолепную кавалерийскую выучку. Обогнув холмы через место начального построения войск Витовта, они развернулись «левое плечо вперед» и словно дверь, захлопнули армию Ягайлы сзади. Приближавшихся с тыла тевтонов, воины Ягайлы сначала приняли за литвинов и не проявляли беспокойства. Тевтонская рыцарская конница на всем скаку врубилась в строй поляков.
Храбро бились краковские хоругви. В свою очередь, Ягайло со своего левого фланга отправил отряд для того, чтобы через лес, вокруг деревни Людвигсдорф выйти в тыл Ордена. Польский рыцарь Добеслав Олешницкий пробился через строй тевтонов и пробовал ударить копьем великого магистра, но тот увернулся и ранил коня поляка.
На правом фланге поляков оставались воины Витовта, так называемые «смоленские полки»: смоленская, оршанская и мстиславская хоругви. Многочасовая битва в тяжелых доспехах с использованием холодного оружия требовала огромных физических затрат. Поэтому уставшие хоругви в перерывах между атаками заменялись свежими. Окруженным с трех сторон оршанцам, смолянам и мстиславцам меняться было не с кем. Несмотря на отмечаемый всеми историками их героизм, они постепенно устали и почти все были уничтожены. Страшные ножницы начали сжиматься. Тевтонский рыцарь Леопольд фон Кёкритц прорвался к королю Ягайле и пытался его убить. Ягайло ранил Кёкритца, а королевский секретарь Збигнев Олешницкий добил его. Командир чешского отряда — будущий предводитель гуситов Ян Жижка был ранен тевтонами в голову и у него вытек глаз. Среди чехов началась паника. Убитый польский знаменосец выронил большой королевский штандарт с белым орлом. Флаг тут же был подхвачен, но тевтоны восприняли это как божий знак и начали петь псалмы в благодарность святой Деве Марии за скорую победу. Наступил критический момент битвы.
Разбить польскую армию помешали хоругви Витовта, выполнившие свою задачу по разгрому крыла Валленрода и ударившие в тыл тевтонскому резерву. Большие потери войска Витовта можно объяснить тем, что литвины за один день фактически участвовали в двух битвах — на своем и на польском фронте. Но без этого победить было невозможно. Разгромив поляков, тевтоны, естественно, обрушились бы на армию Витовта.
Поле битвы стало похожим на многослойный пирог. В тылу поляков был резерв тевтонов, а у них самих в тылу литвины. Тевтоны уже заботились не о нападении, а о том, как самим вырваться из двух огромных котлов. Начали сдаваться тевтонские рыцари Хелминской земли. Сдали свою хоругвь и 40 оставшихся в живых наемников. Чувствуя скорую гибель, тевтонские рыцари дрались «рыча словно звери». Хоругви тевтонского резерва, окруженные Витовтом, не желали сдаваться его православным воинам и язычникам. Они бились до последнего и были уничтожены полностью. Пали смертью храбрых: великий комтур, великий маршал, великий казначей, великий шатный, комтуры: хелминский, бжегловский, покжывницкий, грудяцкий, гневский, нешавский, остродский, поповский, радзинский и другие знатные тевтоны.
Великому магистру предложили бежать с поля боя, на что он ответил: «Не дай бог мне покинуть это поле, где лежит столько знатных рыцарей, не дай бог». В польской историографии пишется, что магистра убил неизвестный простолюдин. Белорусские историки считают, что это сделал татарский хан Багардин.
Остатки тевтонской армии забаррикадировались в обозе, расположенном на окраине деревни Грюнвальд (по некоторым источникам — Грюмфельд). Туда собирались хозяйственные и вспомогательные подразделения, не участвовавшие в битве, а также остатки боевых частей с поля боя. Имелись также пушки. На приступ обоза была отправлена польская пехота. Это обстоятельство стало роковым в судьбе оборонявшихся. Пехота состояла из крепостных холопов, не обладавших имущественной самостоятельности, а значит и не имевших права брать выкуп за пленных рыцарей. Кроме того, как пишут историки, именно крестьяне больше всего терпели от тевтонских набегов, поэтому пленных они не брали. Судя по обилию пехотинцев и польских флагов, скорее всего, именно этот момент битвы изображен на известной гравюре из «Хроники» М.Бельского XVI века. Башни на дальнем плане — это, скорее всего, город Дубровно, т. к. никаких замков между деревнями Грюнвальд, Танненберг и Людвигсдорф никогда не было.