Лагерь египетского войска был разбит на берегу ручья Кины. В ночь на 15 мая Тутмос продвинул левое крыло армии к дороге на Зефти, перерезав таким образом противнику путь отступления на север.
Утром же египетское войско было готово к бою. Боевой порядок состоял из трех частей: центр находился на левом берегу Кины; правый фланг – на высоте, на правом берегу; левое крыло – на высотах северо-западнее Мегиддо. Войска противника сосредоточились на подступах к Мегиддо юго-западнее крепости.
Согласно хроникам Тутмос находился в центре своей армии и на боевой колеснице первым бросился в бой. «Фараон сам вел свою армию, мощный во главе ее, подобный языку пламени, фараон, работающий своим мечом. Он двинулся вперед, ни с кем не сравнимый, убивая варваров». Войско защитников Мегиддо было обращено в бегство. Но египтяне не взяли с ходу город, будучи занятыми грабежом захваченного лагеря. «Тогда были захвачены их лошади, колесницы из золота и серебра составили добычу… Их бойцы лежали распростертыми, как рыбы, на земле. Победоносная армия его величества обходила кругом, считая добычу и свои доли. И вот была захвачена палатка того презренного врага [царя Кадеша], в которой находился его сын… Вся армия ликовала, воздавая хвалу Амону за победу, дарованную им своему сыну [Тутмосу]… Они принесли добычу, которую они взяли, состоящую из рук (отрезанных у убитых), живых пленников, лошадей, колесниц, золота и серебра».
Цари Кадеша и Мегиддо и их союзники были затащены гарнизоном на крепостную стену, ворота были закрыты.
Тутмос приступил к осаде города, вокруг него была сооружена ограда из огромных древесных стволов. Египтяне назвали осадную стену «Тутмос, осаждающий азиатов» – согласно обычаю называть всякое сооружение фараона его именем. Никого из города не подпускали даже близко к линиям обложения, разве только если он шел сдаваться. Впрочем, царю Кадеша все-таки удалось бежать.
Пока продолжалась осада, царьки, которым посчастливилось не быть запертыми в городе, поспешили заключить мир с раздраженным фараоном. «Азиаты из всех областей пришли со склоненной головой, заявляя покорность славе его величества».
Через несколько недель (а по некоторым данным – несколько месяцев) осады Мегиддо сдался. Трофеями фараона были 924 колесницы, 2238 лошадей, 200 комплектов оружия, жатва в долине, снятая египетским войском, много тысяч голов крупного и мелкого скота. Список взятых трофеев показывает, что египетские солдаты снабжались за счет местных средств.