12 августа, в 9 ч, прусская артиллерия начинает обстрел Мюльберга, в 11 ч эта позиция подвергается одновременной атаке с фронта и с обоих флангов. Город обороняют пять полков Обсервационного корпуса князя Голицына. Это слабые части, «отличившиеся» при Цорндорфе нарушениями дисциплины. Они дрогнули и без приказа откатились к Ротворверку.
Салтыков еще раз приказывает войскам произвести перестроение, на этот раз фронтом на восток. Но пока оно происходит, Фридрих II осуществляет концентрическую атаку на Шпицберг. Пехота преодолевает овраг близ Кунгрунда и появляется в высшей точке Шпицберга, другие колонны охватывают город с севера, а кавалерия принца Вюртембергского атакует батарею русских, находящуюся на холме. К 3 ч дня пруссаки захватили половину русских позиций. Фридрих II торопливо составляет победный бюллетень.
В этот момент приходит известие о том, что прусский отряд завладел Франкфуртом и мостами через Одер, отрезав русским путь к отступлению. Отчаяние Салтыкова велико: «Командовавший нами старик, забыв обо всем, соскочил с лошади, при всех упал на колени и, воздевая руки к небу, со слезами на глазах стал молить Всевышнего прийти к нему на помощь в такой крайности и спасти его людей от верной гибели. Возможно, небо услышало мольбу благочестивого старика, с которой он обратился от чистой души, потому что вскоре произошло такое, чего никто не мог ни подумать, ни вообразить и чего меньше всего можно было ждать» (Болотов).
Пруссаки, атакующие Шпицберг по северному склону, натолкнулись на мощное сопротивление пяти русских полков и были отброшены в Эль-Буш. Центральные колонны, которые вел сам Фридрих, были рассеяны залпами шуваловских орудий и опрокинуты контратакой Берга. Русская кавалерия атакует принца Вюртембергского и обращает в бегство его полки. Но Фридрих упорствует, бросает всю кавалерию Зейдлица южнее Шпицберга. Обстрелянная артиллерией, она возвращается. И тут русская пехота благодаря мощной атаке прорывает боевые порядки неприятеля в центре, преодолевает Кунгрунд и отбивает Мюльберг. В отчаянии Фридрих, размахивая флагом, пытается восстановить порядок. Напрасно Зейдлиц предпринимает новую атаку, в которой получает ранение. Это полный разгром и паническое бегство.
«Пока жалкие остатки его армии отходили, Фридрих оставался неподвижным под истребительным огнем русских батарей, и потребовалось, чтобы один из его адъютантов взял за повод его лошадь, чтобы увести. Я видел много военных, наблюдавших за ним в тот момент и уверенных, что он поступал так в надежде погибнуть от пушечного ядра» (Д. Тьебо). Пруссаки потеряли 20 тыс. человек, 28 знамен и 172 орудия. Русские — 13 тыс., австрийцы — 1400. «Мое несчастье в том, что я еще жив, — писал Фридрих II. — Из армии в 48 тыс. у меня осталось меньше 3000. Все бежит, и я уже не господин над моими людьми. Думаю, что все потеряно».
