La noche del 4 de abril, los dos ejércitos, separados apenas por unos kilómetros, se mantuvieron sobre las armas en espera que se abriera el fuego en cualquier momento.
Al día siguiente, el 5 de abril, a las 10 de la mañana el ejército patriota salvó el kilómetro y medio que lo distanciaba del realista, obligándolo a presentar batalla. El fuego se abrió a las 11.30 horas.
En los primeros momentos el combate se mantuvo indeciso, pero una carga realista contra el ala izquierda de los patriotas hizo que éstos retrocedieran en gran desorden. Se rehicieron rápidamente y apoyados por la infantería renovaron la lucha con nuevo ardor, logrando que el enemigo cediera ante esta presión, desencadenándose la retirada realista. La batalla estaba decidida a favor de las armas patriotas a las 14.30 horas, cuando San Martín, a esta hora, comunicó al Gobierno la victoria.
Mariano Osorio, viéndolo todo perdido, se retiró al galope del campo de batalla con los restos de la caballería. José Ordóñez se hizo cargo del mando, dirigiéndose a las casas del fundo Lo Espejo, pero acosado por todos lados antes del anochecer se rindió.
El director supremo Bernardo O’Higgins, que se había fracturado un brazo en la batalla de Cancha Rayada, llegó acompañado de mil milicianos al sitio del combate. Estaba aún tiempo para tomar parte en el último ataque contra los realistas.
De los 4.500 realistas que participaron en la batalla, quedaron en el campo 1.500 muertos, 2.289 fueron prisioneros y los demás heridos. Entre los prisioneros se contaba el general Ordóñez. El ejército patriota perdió el 35 por ciento de su gente.
La segunda parte del combate ha sido llamada batalla de Lo Espejo.
Gran participación tuvo en esta batalla la Caballería, razón por la cual todos los 5 de abril, en honor a esta histórica fecha, se celebra el Día del Arma de Caballería Blindada.
