Армия французского императора насчитывала 75 тысяч человек, а ей противостояли 60 тысяч русских солдат и 25 тысяч австрийцев.
Наполеон разгадал план союзников и поэтому решил ударом в центр разрезать русско-австрийскую армию надвое и разбить её по частям.
На рассвете 20 ноября (2 декабря) три колонны под командованием русского генерала Ф. Ф. Буксгевдена атаковали французские позиции и захватили селения Тельниц и Сокольниц. Французские стрелковые части оказывали упорное сопротивление, но вскоре отступили. После этого союзные войска центра начали спуск с Праценских высот, чтобы присоединиться к силам Буксгевдена. Тогда Наполеон отдал приказ маршалу Н.-Ж. Сульту атаковать союзников в центре.
Атака французов оказалась неожиданной для войск, спускающихся с высот. Французы смяли их и быстро завладели высотами. Сюда же были направлены и французские резервы. Численный перевес явно оказался на стороне французов: 50 тысяч против 15 тысяч.
В стык центра и правого фланга союзников, которыми командовал русский генерал П. И. Багратион, Наполеон направил войска маршала Ж. Ланна и конницу маршала И. Мюрата. Бой здесь шёл с переменным успехом: войска Багратиона сражались отчаянно.
Около 13.00 для укрепления центра в бой были брошены 3 тысячи русских гвардейцев, которые прорвали французские цепи, но были остановлены многочисленными резервами неприятеля, которые вступили в бой. Для помощи гвардейцам были выделены два эскадрона конницы. Однако и она уже не могла спасти положение.
В 14.00 гренадеры маршала Н.-Ш. Удино и императорские гвардейцы атаковали войска Буксгевдена у деревни Тельниц. Их поддержали войска маршала Л.-Н. Даву.
Полученный Буксгевденом приказ Кутузова отступать запоздал: противник сжимал кольцо. Буксгевден попытался разделить свои силы и прорываться через кольцо в разных местах. Многие части попали под перекрёстный огонь французской артиллерии, другие были уничтожены и взяты в плен. Часть войск, которой командовал генерал Д. С. Дохтуров, начала отступать по льду озера Сачан. Наполеон приказал открыть по отступающим артиллерийский огонь. Повреждённый ядрами лёд треснул, и множество солдат погибло в ледяной воде.
Во время сражения только войска Багратиона смогли покинуть поле боя в боевом порядке, а потом они составили арьергард союзной армии, прикрывая отход основных сил.