第二波(从右至左)：欧仁王子，近卫军，贝尔纳多特，马尔蒙和符雷德(巴伐利亚军)。
第三波：贝西埃尔所率骑兵预备队。
雷尼埃将军率一个师步兵和113门火炮留守洛鲍岛，以便万一失利可掩护退却。全军从桥头阵地依照上述战斗列展开并以马塞纳在阿斯佩恩的左翼侧为枢轴向北迂回。
这个精心拟定的计划取得了完全成功。7月4日晚，风雨交加，电闪雷鸣，暴风雨分散了奥军的注意力，加上查理大公的主力在北边七英里远的地方守候他们，所以法军渡河时没有遇到任何抵抗。法军过河后即击退了奥军前卫按预定计划向左实施大规模的迂回运动。这是参谋作业的一个巨大成就，因为它仅在一夜之间就把十五万大军连同其战马，火炮和弹药送过了欧洲最大的一条河流。不过，拿破仑还是责备了贝尔蒂埃，因为他下达的行军表不准确，致使达武军本该由右边桥梁通过却走了中间一座桥梁，这就使部队的展开延误了数小时。
在维也纳和普雷斯堡之间的多瑙河北岸绵亘着一块东西长四十英里，南北长二十英里名为马尔赫费尔德的肥沃平原，其北部与摩拉维亚山地相连。马尔赫河和多瑙河左岸一些支流从平原流过给以灌溉之利。在这些较大的支流中，有一条叫鲁斯巴赫。查理大公的左翼部队已沿该河左岸在多伊茨-瓦格拉姆和马尔格拉夫-新锡德尔之间长约四英里的地段掘壕据守，该翼包括罗森贝格、霍亨佐伦和贝尔加德三个军。查理大公的右翼在多伊茨-瓦格拉姆处与其左翼结合，该翼先向西，逐渐折往西南，经阿德克拉村、苏森布伦村、布雷滕利村至阿斯佩恩村，构成一条长八英里以多瑙河为依托的弧形防线。这一翼由克里劳军、柯罗华特军和列支敦士登亲王的部队据守。克里劳是一天前刚接替席勒任军长的。
头天夜里，雷电大作，骤雨倾盆，但到7月5日拂晓时，天却开始放晴并转热了。法军在下午3时完成了扇形接敌运动并抵近奥军布防的四面弧形阵地。但查理大公此时却不急于交战，因为其参战各军尚未完全展开，其弟约翰也相距甚远，约翰如到达即可构成合围。本来查理大公如果在拂晓时乘法军半渡之际发起攻击，他可能已将法军彻底歼灭。
马塞纳军的四个师在阿斯佩恩和阿德克拉之间构成整个法军的左翼，从一开始他就与克里劳军在阿斯佩恩附近展开了激战。拿破仑直到下午6时才将其近卫军和重骑兵预备队集中到拉斯多夫附近其中心点的后方(位于多伊茨-瓦格拉姆以南4英里)。经过阵前侦察，他决定攻击奥军在水深流浊的鲁斯巴赫河一线的左段。这次攻击是由达武和乌迪诺从正面发起的，但到处受挫，伤亡惨重。一些指挥官由于很晚才接到命令，因此他们的进攻都是零星发起的，而奥军则猛烈反击。结果不但没有攻下任何敌军阵地，位于中部的贝尔纳多特所指挥的萨克森军反而被逐出了阿德克拉村，狼狈而回。由于夜幕降临，拿破仑命令停止战斗，打算次日继续进攻。
岂料7月6日清晨，查理大公竟率先发动进攻，这不禁使拿破仑大吃一惊。马塞纳的四个师在阿德克拉和阿斯佩恩之间长达7英里的正面上，被迫抵御奥军主力克里劳军和柯罗华特军的冲击。其右边的萨克森军再次被击溃，而其左边的布尔代师则被逐出阿斯佩恩村，其火炮也损失殆尽。形势看起来十分危急，因为，如果奥军沿多瑙河岸推进，法军就会被切断退路。面临着这种危险，拿破仑只有两种选择：要么将其预备队也调过河来支援其受威胁的左翼；要么对奥军的中路和左翼实施反击。前一种方案困难在于距离太长，调动复杂，拿破仑遂决定打击瓦格拉姆，因为这是奥军左右翼的接合部和中心要点。与此同时，他还可以用右翼部队席卷鲁斯巴赫敌军全线。
拿破仑要马塞纳不惜一切代价守住左翼，然后命令洛里斯托纳和德鲁奥把近卫军的六十门火炮投入战斗，集中炮轰瓦格拉姆和阿德克拉之间的奥军中心。经过长时间，大规模的炮击之后，贝西埃尔率领重骑兵师向业已动摇的奥军步兵冲去。接着，麦克唐纳所率欧仁的二十营步兵以及随后跟进的马尔蒙和符雷德的部队相继突破了奥军中部。同时，右翼的达武在马尔格拉夫-新锡德尔以南渡过鲁斯巴赫河，席卷整个奥军左翼之后也向瓦尔格拉姆合围。战斗异常激烈，奥军的抵抗十分英勇。但是，当查理大公在下午4时获悉其弟约翰的部队离战场还有10英里远时，他这才意识到其围歼法军的计划已告失败，同时感到即使把这场屠杀继续下去也于事无补，遂命令部队脱离战斗向北撤入摩拉维亚山区。
奥军的撤退井然有序，仅丢下重伤员和一些被打坏的火炮。法军精疲力竭无力追击，拿破仑已经把所有预备队都用光了。在近程炮战中双方都投入了四百门以上的大炮，因此伤亡惨重。法军伤亡可能高达三万余人，奥军也可能有二万六千人。对于拿破仑而言，瓦格拉姆之战虽不象弗里德兰之战和奥斯特里茨之战那样可称之为压倒性的胜利，但结果证明它同样是决定性的。查理大公的军队在夜间以数路纵队向北撤退。法军于次日才不紧不慢地追击。7月10日，马塞纳在兹诺伊莫追上奥军后卫，两军交手，马塞纳取胜。此后，奥皇感到自己的军队不能再承受更大损失，遂于11日派列支敦士登亲王向拿破仑请求休战，拿破仑欣然同意。他远离法国本土，况且从西班牙传来的消息也不容乐观。战争行动虽已告终，但经过了三个月的艰苦谈判，双方才于10月14日在肖恩布鲁恩宫最后签订了和平条约。
瓦格拉姆之战后，拿破仑把失宠的贝尔纳多特遣送回国，他对这位元帅指挥萨克森军不力甚为不满。麦克唐纳、马尔蒙和乌迪诺则分别授予元帅衔，达武晋封为埃克缪尔亲王，马塞纳晋封为艾斯林亲王。
