Francozi so se umikali proti Parizu, Prusi so jim sledili. Zaradi stalnega francoskega umikanja ni bilo nič čudnega, da je pruski kralj verjel netočnim obvestilom, kako se Francozi spet umikajo. Sklenil je, da jim umik preseka. Jutro je bilo megleno, rahlo je deževalo. Med pohodom so pruske enote nenadoma presenetili topovski streli. Počasi je postajalo razvidno, da se Francozi niso umaknili in da se začenja boj, na katerega so Francozi pripravljeni. V središču bitke je bilo najprej neko strateško pomembno križišče. Prvi so ga zavzeli Prusi in obranili med močnim francoskim napadom. Na bojišče je prispela tudi glavnina pruske vojske. Okoli poldneva se je megla dvignila in presenečeni pruski kralj je s štabom pred seboj zagledal Francoze. Toda ti se niso v neredu umikali, kot je pričakoval, marveč so v urejenih vrstah čakali na začetek bitke. Prusi so menili, da bodo Francoze premagali z uspešnim manevriranjem, zdaj pa so morali sprejeti bitko. Okoli trinajste ure je pruski kralj ukazal napad. V centru je bila pehota v dveh linijah, pred njo predhodnica, na krilih konjenica, v polkrogu je bilo postavljenih približno 50 pruskih topov. Francoski položaji so bili na višini nad napadajočimi Prusi. Francoski general Kellermann je polke razvrstil v tri globoke kolone in se odločil, da bo bitko izbojeval z bajonetnim naskokom. Pruska pehota je ob zvokih bobnov in piščali strumno zakorakala proti Francozom. V francoskih vrstah se je sprva pojavilo nekoliko nemira, vendar so ga z zgledom preprečili oficirji, zlasti general Kellermann. General je izvlekel sabljo, nataknil nanjo klobuk z veliko francosko kokardo, dvignil sabljo nad glavo in zaklical: »Živela Francija!« Enako so mu odgovarjali vojaki. Navdušenje so podžigale še revolucionarne pesmi. Pruski topničarji so sipali ogenj po francoski pehoti in položajih francoskih topov, ti so jim vračali. Potem je francosko topništvo preneslo ogenj na prusko pehoto in med poravnanimi vrstami korakajočih vojakov so nastale prve vrzeli. Kljub topovskemu ognju in približevanju pehote se Francozi niso umaknili, kot se je zgodilo prej ob podobnih priložnostih. Naklonjeno jim je bilo tudi blato na bojišču, saj se pruske topovske krogle niso odbijale od zemlje in udarjale med francoske vrste. Prusko poveljstvo je spoznalo, da bi se moralo spustiti v pravo bitko, ki bi terjala velike izgube; vprašljivo bi postalo protiranje proti Parizu. Tudi izid bitke ni mogel biti znan. Zato so pehoto zaustavili. Obe vojski sta si stali nasproti, hkrati so nenehno streljali topovi z obeh strani. Zdaj je šlo za to, katera stran bo zdržala. Oficirji so bili na obeh straneh tako ali tako z vojaki, toda tudi najvišji poveljniki so spodbujali enote. Pod generalom Kellermannom je bil zadet konj. Vojaki so mu poslali odposlanstvo, naj se pazi, toda za takšna opozorila se ni zmenil. Vedel je, da je njegov osebni zgled najpomembnejši. Neki njegov poveljnik je vojakom predlagal, da bi sedli, saj bodo manjše tarče za topovske krogle, toda vprašali so ga, zakaj pa je on na konju. Francoske vojake so skušali zmesti prebegli oficirji in vojaki, ki so bili na pruski strani. Vabili so jih, naj pridejo k Prusom, toda vojaki se za to niso niti zmenili. Pruski napad je ostal, kjer je bil, proti večeru je topovsko obstreljevanje ponehalo. Prusi dejansko niso bili poraženi, vendar so bitko -- to se je pokazalo že drugi dan -- dejansko izgubili. Še več, pri Valmyju je bil zaustavljen prodor proti Parizu. Čeprav so imeli odprto pot proti francoski prestolnici, jim je francoska vojska za hrbtom pomenila tolikšno grožnjo, da preprosto niso mogli dalje. Izgube so bile nepomembne. Francozi so izgubili okoli 300 mož, Prusi 184, toda vojna sreča se je začela obračati k Francozom. Pri Valmyju se je prvič izkazala nova nacionalna vojska. To je bila redna vojska z veliko novimi oficirji in z nekaj bataljoni revolucionarnih enot za okrepitev, predvsem je bil v njej nov bojni duh. Kasneje je bilo slišati razne razlage, zakaj Prusi niso napadli in izsilili zmage, toda izida bitke niso mogle spremeniti.