Фридрих тоже соединился с Веделем и стянул к себе все силы, какие были поблизости: вообще в последние недели он потратил нечеловеческие усилия на переходы и много ночей провел без сна. Теперь под его началом было 50 000 человек, и он решился произвести нападение. У Герлица, пониже Франкфурта, он перешел через Одер и стал приближаться к русско-австрийской позиции с севера. В воскресенье, 12 августа 1759 года, в 3 часа утра, войско уже двигалось в этом направлении. В 1030 утра, на Мельничной горе, он напал на левое крыло русско-австрийской армии и уже около часа получил здесь положительный перевес над неприятелем, и восемь батальонов его гренадер заняли даже высоты, называемые Мельничной горой; но успехом этим нельзя было воспользоваться, потому что остальные силы пруссаков встретили при движении неожиданные природные препятствия и не подоспели для подкрепления первого натиска. Таким образом отброшенные с высот части русской армии успели оправиться и битва возобновилась вновь. Но утомленные усиленными переходами пруссаки бились вяло; а между тем Лаудон, после полудня, ввел в дело совсем свежие силы . Понемногу русские вновь заняли свою прежнюю позицию на высотах и пустили в ход свою страшную артиллерию. Все попытки пруссаков сбить русских с этой позиции оказались тщетными, и уже к 6 часам вечера началось отступление прусской армии по всей линии, обратившееся потом в поспешное бегство, во время которого пришлось по кинуть не только захваченные в начале боя русские орудия, но и всю свою артиллерию. В тот же вечер, с бивака, Фридрих писал своему министру фон Финкенштейну, что он все считает потерянным, и делал надлежащие распоряжения. «Будь у меня еще хотя какие-нибудь ресурсы, я бы оттуда не сдвинулся»,– пишет он в заключение ордера, отправленного к генералу Финку. Во время самой битвы он в высшей степени рисковал жизнью и даже в кармане его был пузырек с ядом, из которого на этот раз – вероятно, вследствие крайнего напряжения сил и нервного раздражения – он собирался выпить содержимое .

Но он очень скоро ободрился. Потери его были громадные: 19 000 убитыми, ранеными и пленными, 165 орудий, так что под вечер этого страшного дня около Фридриха было не более 3000 регулярного нерасстроенного войска. Враги имели полнейшую возможность нанести ему последний удар; но враги его не преследовали, и не потому, что потери их тоже были значительны (от 16 до 18 тыс. чел.), а скорее потому, что в действиях союзников не было ни согласия, ни единства. У Дауна не хватало предприимчивости, чтобы двинуться на Берлин или решиться на какое-нибудь смелое предприятие, а русский главнокомандующий не спешил действовать на пользу австрийцев, находя, что они уж и так слишком много загребают жара чужими руками. А между тем Фридрих, ожидавший окончательного удара, в первые дни после проигранной битвы успел оправиться и собрать вновь 30-тысячную армию; совершилось то, что он называл совершенно справедливо «чудом Бранденбургского дома» – неприятель, нанесший ему такое сокрушительное поражение, не воспользовался плодами своей победы! Единственным дурным последствием ее было то, что Дрезден был сдан без боя австрийцам, так как занимавший его прусский генерал, получив известие о Кунерсдорфском поражении, растерялся и думал, что уже все потеряно для Фридриха. Но зато русская армия, не предпринимая более никаких общих движений с австрийской, пробыла в прусских пределах недолго: 24 октября она уже двинулась в Польшу, на зимние квартиры.