Главнокомандующий русской армией не спешил вводить в бой свои резервы. Ситуация изменилась только после того, как король бросил в бой свою последнюю надежду — кавалерийский корпус генерала Зейдлица. Прусская кавалерия двинулась на русские позиции плотной лавиной и, казалось, способна была разметать, затоптать всё на своём пути. Но русские не дрогнули. По командам офицеров прозвучали мощные артиллерийские и ружейные залпы. В лавине атакующих появились бреши, возникло замешательство, чем немедленно воспользовались русские и австрийские кавалеристы. Выскочив из прикрывавшей их лощины, они неожиданно ударили по противнику во фланг. Удар оказался настолько сильным, что пруссаки в панике повернули коней обратно под прикрытие своей артиллерии. Однако спастись бегством удалось далеко не всем. Значительная часть конников полегла на поле боя. Сам командир корпуса генерал Зейдлиц был ранен и сдался в плен.
Воодушевлённые победой кавалеристов, двинулись в решительное наступление и пехотные полки, в том числе и те, которые до этого момента находились в резерве. Пруссаки сначала отходили организованно, потом их отступление превратилось в беспорядочное бегство, особенно после того, как на помощь пехоте подоспели конники Румянцева, окончательно расправившиеся с корпусом Зейдлица.
Преследование противника продолжалось до самого вечера. На западный берег Одера удалось переправиться только нескольким тысячам человек, в их числе находился и сам король Фридрих Второй. Подавленный случившимся, он в тот же вечер отправил письмо в Берлин своему министру Финкейштейну. Помимо прочего, король сообщил следующее: «Из сорока восьми тысяч воинов у меня осталось не более трёх тысяч. Всё бежит. Нет у меня власти остановить войско. Пусть в Берлине думают о своей безопасности. Последствия битвы будут ещё ужаснее самой битвы. Всё потеряно. Я не переживу погибели моего Отечества».
Победители в Кунерсдорфском сражении были щедро отмечены как Петербургом, так и Веной. Главнокомандующий граф Салтыков удостоился чина — генерал-фельдмаршала. Один из главных героев баталии граф Румянцев получил орден Святого Александра Невского. Что до князя Репнина, то главнокомандующий объявил ему благодарность и преподнёс памятный подарок.
— Понимаю, вы заслуживаете большего, — сказал ему при этом граф Салтыков, — но вам не стоит огорчаться. У вас ещё всё впереди. Уверен, когда-нибудь вы тоже станете фельдмаршалом и орденов у вас будет больше, чем у меня.
