«...Началось,— писал Болотов,— такое убийственное сражение, которого никакое перо изобразить не в состоянии».
Вторая линия русского правого фланга обстреливала врага, но, случалось, попадала, из-за дыма и пыли, в свою же конницу. В первой линии солдаты оказались раздробленными на отдельные кучки, отбивались штыками от (ростной атаки неприятельских конников. Русские вели обя героически. Даже падая раненными на землю, они «продолжали стрелять и умирали, целуя дуло винтовки».
«Что касается русских гренадеров,— говорит очеви-дец — иностранец де Катт, находившийся в армии Фридриха,— то с ними нельзя сравнить ни одного солдата».«Сам король ужаснулся,— свидетельствовал русский очевидец Болотов,— увидев, с какою непоколебимостью дралась наша пехота, и пруссаки сами в реляциях своих писали, что нас легче побивать, нежели при нуждать к бегству... и что простреливания человека насквозь еще недостаточно к совершенному его низложению».
Стойкое сопротивление спасло первую линию от полного разгрома. Но остатки пехоты отступили к Карт-шену и за Гальгенгрунд. Приказаний от Фермора во время сражения на правом фланге не поступало, полковые начальники и солдаты сражались по своему усмотрению и разумению.
Зейдлиц отвел свои уставшие эскадроны за Цорндорф. Фридрих, понимая, что, несмотря на тяжелый удар, нанесенный русскому правому флангу, он все же полностью не уничтожен, перенес свои усилия на левое крыло противника. Около 2 часов дня в районе Цихера он начал его обстрел, двинул пехоту. На позицию русских ветер нес тучи дыма и пыли, солнце слепило им глаза. Тем не менее события приняли оборот, неприятный для короля.
Броун, командир русского левого крыла, бросил против прусской пехоты кирасиров во главе с Демику, и они стремительно налетели на первую линию, смяли ее, изрубив два полка. Затем принялись за вторую линию. Фридрих срочно направил на помощь свои эскадроны и орудия, которые заставили кирасиров отступить. Но перешли в наступление русские пехотные полки левого фланга, Обсервационного корпуса и центра. Фридрих тоже выслал дополнительно пехоту и десять эскадронов драгун.
Демику и его кирасиры снова начали атаку, и прусская пехота побежала. Подошедшие прусские драгуны, напав на русских гренадер, остановили их. В дело вступили шестьдесят эскадронов Зейдлица и разбили полки Обсервационного корпуса, перед тем смешавшиеся в ходе наступления на пруссаков, к тому же употребившие накануне «потаенно сверх одной чарки, которую для одобрения выдать велено». Левый фланг русских был сильно смят этими атаками. Но пехота Фридриха, разбитая и деморализованная, не хотела атаковать, чтобы завершить разгром русских. Во время ее бегства едва не   погиб король Фридрих, его адъютант был взятв плен. Но и русские понесли немалые потери. Тяжело ранило Броуна и других генералов, а Захар Чернышев и некоторые другие командиры оказались в прусском плену.
Кавалерию Зейдлица русские пехотные полки, стоявшие на правом берегу ручья Гальгенгрунд, не пропустили через него. Фридрих тем временем привел в порядок свои части и начал атаку на русских с фронта и с фланга от Гальгенгрунда. Но его солдаты попали под сильный обстрел и бежали. -
После атаки Зейдлица на поле сражения появился Фермор. Он переставил полки с левого на правый берег Гальгенгрунда, фронтом к Цихеру. Но сзади обнажился Картшен, и туда бросились прусские эскадроны, захватили и разграбили часть обоза, казну Обсервационного корпуса.
В 7 часов вечера сражение закончилось. Пруссаки, обессиленные и расстроенные, остались стоять у Вилькерс-дорфа и Цорндорфа; их пушки находились, причем без прислуги, в разных местах.
Обе армии простояли всю ночь под ружьем. Еще вечером Фридрих отправил в Берлин весть о своей победе. Фермор, поначалу считавший себя побежденным и даже пославший прусскому генералу Дона письмо с просьбой о трехдневном перемирии (для погребения мертвых), позднее тоже заговорил о своей победе и поражении Фридриха.
В конце сражения преимущество оставалось на стороне пруссаков — они нападали, владели инициативой. Но русские полки, храбро защищая свои позиции, ходили в контратаки, отбрасывали пехоту и кавалерию врага. Осталась армия Фермора на месте и при окончании сражения, в ходе которого, как признавал король, его положение было подчас отчаянным, случались моменты, «когда все могло полететь к чорту», если бы не храбрость конников Зейдлица, правого крыла, полков принца прусского и Форкаде.
«Они,— подчеркивал Фридрих,— спасли государство и меня».
С рассветом возобновилась артиллерийская дуэль. Но начать атаки Фридрих, как он этого ни хотел, не смог — кавалерия крайне устала, у пехоты не было патронов. Русская армия оставалась грозной и сильной, занимала хорошие позиции. В тылу стояли опасные для короля свежие полки Румянцева. Фермор перевел свои силы к югу, в сторону Цорндорфа, ближе к противнику.
Фридрих посылает в атаку на правый русский фланг, прикрытый легкой кавалерией, своих конников. Русские, отступая, заманили их, раздавшись надвое, на свою замаскированную батарею.
«Неприятель,— по словам Болотова,— так встречен был, что в превеликое смятение и расстройство привели, и с немалым уроном к своей пехоте ретироваться... принужден был; с другой стороны наша кавалерия, устре-мясь на неприятельскую кавалерию, разбила оную и отняла батарею с осмью пушками».
Прусские эскадроны отступили к Вилькерсдорфу. Фермор направил армию на юго-восток, к Гросс-Каммину, где стоял тяжелый обоз русской армии; Фридрих — на юг, к Тамзелю. Король не пытался больше нападать на русских, опасаясь подхода Румянцева. Фермор же приказал армии идти на Ландсберг, а Румянцеву — на соединение с ней.