Едва русская армия построилась в боевой порядок, как с юга показались главные силы турок, они охватили русский лагерь полумесяцем и вскоре пошли на приступ. Турецкая армия имела подавляющее преимущество. При 38 000 человек под командой Петра русским пришлось сдерживать натиск 135-тысячной турецкой армии. При этом велико было преимущество турок и в артиллерии — 407 против 122.
Однако защитники укреплений Станилешти выглядели достойно.
Примерно за три часа до захода солнца 9 июля турки, не дожидаясь всей своей армии и артиллерии, атаковали русский лагерь. В атаке участвовали 20 000 янычар. Построившись в боевой порядок в форме клина, они нанесли главный удар по дивизии генерала Аларта. Турецкая конница участия в атаке не приняла, а поддерживала свою пехоту криками. Натиск янычар был очень силен. Однако лагерный огонь брюсовской артиллерии почти в упор не только охладил их пыл, но и привел в замешательство и принудил к поспешному отступлению. Дело дошло до того, что турецкие военачальники рубили саблями беглецов, пытаясь остановить и привести в порядок свои войска.
Сражение продемонстрировало высокое военное искусство русского командования и отличную подготовку пехоты и особенно артиллерии: «…артиллерия, стрелявшая двойными зарядами (ядром и картечью), производила ужасное опустошение в густых толпах турок». Воспользовавшись тем, что янычары вели наступление на одном направлении, русское командование снимало войска с неатакованных участков и смело вводило их в сражение. В этом сражении было уничтожено 8000 турок.
Энергичный отпор русской армии оказал на янычар большое моральное воздействие. Уже после провала второй атаки кегая — помощник великого визиря, фактически командующий турецкой армией, — заявил военному советнику турецкой армии генералу Станиславу Понятовскому: «Мой друг, мы рискуем быть разбитыми, и это неизбежно случится!»
К ночи сражение стало затихать. Начальник янычар и великий визирь Балтаджи-Мехмет-паша приказал устроить окопы и закрепляться. Тем временем подошла турецкая артиллерия. Началась орудийная дуэль, продолжавшаяся вплоть до рассвета. Русские стреляли настолько удачно, что заставили великого визиря перенести свою ставку на расстояние, недосягаемое для огня. В течение ночи противник пытался приблизиться к русскому лагерю, но сильной стрельбой был отбит.
Несмотря на успешное отражение турецких атак, положение русской армии продолжало оставаться тяжелым. «Люди и лошади, — отмечал в своем дневнике генерал Аларт, — не отдыхали более трех суток к ряду. К тому же всюду испытывался недостаток в боевых припасах и провианте». На серьезность положения, в котором очутилась русская армия, указывал сам Петр: «И правда, никогда как начал служить, в такой дисперации (отчаянном положении) не были (понеже не имели конницы и провианту)».
