עד מהרה החל המשמר לספוג אש תותחים מהרמה, וקיבל פקודה לכבוש את הרמה מהצרפתים. רגימנטי הגרינדירים סמיונובסקי ופראוברזנסקי יחד עם ייגרים (חי"ר קל) וכוחות פרשים יצאו להתקפה על הרמה. הם נתקלו כמעט מיד בחטיבה השלישית של שינר מהדיוויזיה של ואנדאם שהתקדם מהחלק הצפוני של הרמה. למראה הצרפתים, החליט הנסיך הגדול קונסטנטין לשלוח את שארית המשמר לתמוך בחבריהם המסתערים על הצרפתים. ההתקפה הרוסית הייתה חזקה עד כדי כך, והכוחות טובים עד כדי כך, שהקו הצרפתי הראשון נפרץ בהסתערות הראשונה. רק אש התותחים הנמרצת של הצרפתים הצליחה להציל את הקו השני מגורל דומה. המשמר הרוסי נסוג באופן מסודר, והתחיל להתארגן מחדש מחוץ לטווח התותחים.
נפוליאון הורה לוואנדאם לנצל את ההזדמנות ולצאת להתקפת נגד על המשמר, שניסה להתארגן להתקפה חדשה. ואנדאם ציית, אך תוך כדי התנועה חשף את אגפו השמאלי. קונסטנטין ביקש לנצל את ההזדמנות ושלח את פרשי המשמר להתקפה. עד מהרה גם המשמר הרגלי הצטרף להתקפה. גדודיו של הרגימנט הצרפתי ה-4 הסתדרו בריבוע וואנדאם החיש לאזור את הרגימנט ה-24, אך התגבורת אחרה את המועד – הקירסירים הרוסים טבחו בכ-200 צרפתים, ואפילו הצליחו לכבוש את הנשר של הרגימנט. היה זה הנשר היחיד שהצרפתים איבדו בקרב זה. הקירסירים של משמר הצאר לא עצרו את התקפתם והתנפלו בשצף קצף על הרגימנט ה-24, שהחל לנוס על נפשו יחד עם הרגימנט הרביעי.
הפער בחזית הדיוויזיה של ואנדאם נסתם על ידי התערבות המשמר הצרפתי – 3 אסקדרונים של גרנדירים רכובים ושני אסקדרונים של קלעים רכובים (Chasseurs à Cheval) התנגשו בפרשים הרוסים. הקרב היה שקול, עד אשר שלח הנסיך קונסטנטין את הקאבלרגארדים (חלקים מהמשמר שגויסו רק מקרב משפחות האצולה הבכירות) ואת משמר הקוזאקים.
מצב הפרשים הצרפתים היה בכי רע, אך ברגע זה הגיעו לאזור יחידות מהחטיבה של דרו ד'רלון מהקורפוס הראשון שהוסטה מנתיבה המקורי לכיוון סן-הילר על מנת לתגברו. התגבורת נתנה מרווח נשימה לפרשים הצרפתים וזמן להביא עתודות - 250 ממלוכים (למרות השם והמדים המזרחיים, רוב החיילים ביחידה היו צרפתים) ועוד שני אסקרדונים של קלעים רכובים מהמשמר הצטרפו לקרב. התגבורת לא הצליחה להתגבר על המשמר הרוסי המעולה והיה צורך להביא אסקדרון נוסף של גנרדירים רכובים לעזרתם. בסופו של דבר, נאלץ המשמר הרוסי, שהיה בנחיתות מספרית ניכרת, לסגת.
התמוטטות צבא בעלות הברית.
מעט אחרי השעה שתיים בצהרים, נפוץ מרכז המערך של בעלות הברית לכל עבר, ורמת פראצן הייתה בשליטה מלאה של הצרפתים. כעת היה נפוליאון צריך להחליט אם לכתר את האגף הצפוני או הדרומי של בעלות הברית. אמנם האגף הצפוני של הרוסים ספג אבדות כבדות, אך בגרטיון הצליח לייצבו ולהקים עמדות הגנה טובות. בנוסף לכך, בגרטיון נסוג כברת דרך ארוכה והיה קושי לוגיסטי לכתר אותו. האגף הדרומי, לעומת זאת, היה נתון בלחימה עזה וכבר היה מכותר חלקית מלפניו על ידי כוחותיו של דאבו. בנוסף לכך, נתיבי המילוט של החיילים שהוצבו כאן היו משובשים יותר. השיקולים הללו הכריעו, ונפוליאון החליט לכתר את האגף הדרומי.
ברנדוט קיבל פקודה להעביר את הקורפוס שלו לרמת פראצן ולאבטח אותה. הדיוויזיות של סן-הילר וואנדאם קיבלו פקודה לעשות פניה של 90 מעלות ימינה ולתקוף את האגף של בעלות הברית. עד מהרה החלו הכוחות של ואנדאם וסן-הילר לרדת מהרמה. החטיבה של לווסר מהדיוויזיה של לגרנד יצאה מעמדות ההגנה שלה באזור הכפר סוקולניץ על מנת לקשר בין סן-הילר וכוחותיו של דאבו. חטיבה אחת של ואנדאם הצטרפה להתקפה לצד החטיבות של סן-הילר ואילו שתי החטיבות האחרות נעו לעורפו של המערך הרוסי-אוסטרי.
הצרפתים, שעמדו החל משעות הבוקר מול הרוסים והאוסטרים באגף, יצאו להתקפה כוללת. פריאן שלח את הרגימנט ה-23 ביחד עם מה שנותר מהרגימנט ה-48 וכוחות נוספים ששרדו את ההתקפה של בעלות הברית. הצרפתים הצליחו לכבוש בחזרה את סוקולניץ ואת הטירה הסמוכה לכפר. ההתקפה החדשה תפסה את בעלות הברית לא מוכנות, אף כי כבר ידעו על הצרפתים המאיימים על אגפם. הפיקוד העליון באגף איבד מזמן את הקשר עם כוחותיו, ושאיפתם היחידה של המפקדים בשטח הייתה נסיגה. הם ניסו לסגת בכיוונים שונים. קבוצה אחת בפיקודו של לנז'רון שכללה את הרגימנט ה-8 של הייגרים ורגימנט רגלים סדירים של הרוסים הצליחה לסגת דרומה. קבוצה שנייה שכללה רגימנט חי"ר וחלקים גדולים מרגימנט חי"ר קל נאלצה לסגת בכיוון צפון מערב, ממש לעבר הנקודה שלכיוונה ירדו הכוחות הצרפתים מרמת פראצן; רוב הקבוצה הזו לא שרדה. קבוצה גדולה אחרת שכללה שלושה רגימנטי חי"ר תחת פיקודו של פשיבישבסקי ניסתה לנוס צפונה לכיוון משוער של השדרה הרביעית, אך נתקלו בכוחות צרפתים גדולים ונאלצו לסוב מזרחה לכיוון סוקולניץ ובסופו של דבר נכנעה לצרפתים.
האגף של בעלות הברית התפרק לחלוטין. לחימה ספורדית נמשכה פה ושם, אך לא היה כל תיאום בין הכוחות השונים, ורובם ככולם ניסו לנוס על נפשם. נפוליאון, שרצה להביא כליה על הצבא המאוחד, פקד לסגור את נתיב הבריחה העיקרי שנותר לבעלות הברית שעבר דרך כפר אוז'סט מרקט בחלקו הדרום-מזרחי של שדה הקרב. בינתיים, הצליחו בעלות הברית לייצב קו הגנה רעוע באזור הכפר, והקימו סוללה חזקה שכללה כמה עשרות תותחים. התותחים הפריעו לצרפתים לפתח את המרדף ונתנו מעט זמן לכוחות הנסוגים. בסופו של דבר הצליחו הצרפתים להגיע לכפר. התותחנים התנגדו עד הרגע האחרון, אך ללא תמיכת חי"ר הוכרעו בקלות על ידי הצרפתים.
כך נסגר נתיב הבריחה הטוב ביותר, ובעלות הברית ניסו לנוס דרומה לעבר עיקול נחל גולדבך הקפוא. נפוליאון הורה לדיוויזיית הדרגונים השלישית של גנרל בויה לחסל את מה שנותר מהאגף האוסטרו-רוסי, אך האחרון היסס והחמיץ את ההזדמנות להסתערות. נפוליאון רתח מזעם, ושלח במקום הגנרל את מושל פריס בראש חטיבת פרשים אחרת. ההתקפה לא עלתה יפה בגלל כמה תותחים רוסים שהצליחו להסתתר בקיפולי הקרקע. למרות הכישלון, המצב של האגף הזה היה בכי רע.
אחרי נפילת אוז'סט מרקט, החליט בוקסוודן, מפקד האגף של בעלות הברית, לסגת לכיוון הגשר האחרון שנותר באזור מעל נחל ליטווה. הגשר עמד על תלו והגנרל וקציני מטהו הצליחו לעבור, אך התותח שחצה אחריהם היה כבד מדי לגשר העץ. הגשר נשבר והתותח צלל למטה. איבוד הגשר הקשה מאוד על צוותי התותחים שנאלצו כעת לסמוך על הקרח שכיסה את הנחל שיחזיק את משקל תותחיהם. הם ניסו לחצות את הנחל בנקודה שבו הוא היה צר ולשון אדמה ארוכה יצרה מעין גשר יבשתי, אך פגיעה מוצלחת של פגז צרפתי בקרון עמוס פגזים הציתה שרפה רבתי והנתיב נחסם. בלית ברירה, נאלצו התותחנים של בעלות הברית לרדת לקרח. נפוליאון, שלא רצה לתת להם לסגת, הורה לתותחניו לירות על הקרח במטרה לשבור אותו. פגזי הברזל הכבדים פערו חורי ענק בקרח, שלא היה עבה בלאו הכי, ורוב התותחנים, על תותחיהם, אבדו בקרקעית הנחל הקפוא. גם הרגלים שניסו לחצות את הנחל על גבי הקרח הופגזו קשות, וגם הם ספגו אבדות רבות בניסיונם לברוח דרך הנחל הקפוא.
לאחר הניצחון, נטה נפוליאון להתרברב על מאורע זה, וטען שלא פחות מ-20,000 רוסים ואוסטרים נספו בנקודה זו. אמנם, נראה כי מספר זה מוגזם, וככל הנראה האבדות, אף שהיו כבדות, לא עלו על 2,000 הרוגים וכ-40 תותחים. היריות האחרונות הסתיימו בערך ב-4 וחצי בצהרים. הקרב נמשך כ-10 שעות וחצי, מהרגע שבו החלו כוחות בעלות הברית את תנועתם לכיוון כפר טלניץ בשעה 6 בבוקר, ועד תבוסתם המוחלטת. החשיכה שירדה מוקדם בעונה זו של השנה חסכה מבעלות הברית המותשות את המרדף של הפרשים הצרפתים.
תוצאות הקרב.
הצרפתים ספגו כ-9,000 נפגעים וצבא בעלות הברית ספג כ-27,000 אבדות. הרוסים נסוגו מאוסטריה, והאוסטרים חתמו על חוזה פרסבורג (26 בדצמבר 1805) שבו ויתרו על שטחים ניכרים לטובת צרפת ושבעקבותיו בוטלה האימפריה הרומית הקדושה.
קרב אוסטרליץ נקרא גם "קרב שלושת הקיסרים" משום שהשתתפו בו נפוליאון קיסר צרפת, אלכסנדר הראשון קיסר רוסיה, ופרנץ הראשון קיסר אוסטריה.
ניתוח טקטי של הקרב.
תפקודן של בעלות הברית.
בעלות הברית עשו כמה שגיאות טקטיות חמורות בתוכניתן. הטעות העיקרית הייתה בקנה מידה אסטרטגי: במקום להקשיב לעצתו של קוטוזוב ולהמתין לתגבורות שהיו אמורות להגיע תוך פרק זמן קצר והיו עוזרות להביס את נפוליאון, החליטו בעלות הברית לתקוף אותו מיד. אחד הגורמים להחלטה הלא-נבונה היה מודיעין לקוי: בעלות הברית חשבו שלנפוליאון רק 50,000 חיילים לעומת 85,000 שהיו להם. לאמתו של דבר, לנפוליאון היו כ-73,000 חיילים בקרב זה, והיתרון המספרי של בעלות הברית לא היה מכריע.
טעויות טקטיות רבות העיבו על התמרונים של בעלות הברית. הטעות העיקרית הייתה הירידה מרמת פראצן מבלי להשאיר בה כוחות כלשהם. טעות אחרת הייתה בהתקפה באגף הדרומי. בעלות הברית רצו לקפל את האגף הזה של נפוליאון, אך השתמשו בכוחות גדולים מדי. 50,000 חיילים התקשו לתמרן בשטח הצר והנתיבים המצטלבים של השדרות השונות שיבשו מאוד את תנועתן. כתוצאה מכך, הן תקפו בכוחות מעטים מדי נקודות מבוצרות ובמקום להסתער עם כל הכוחות שעמדו לרשותן, תקפו בכל פעם רק עם חלק קטן מהכוח.
בנוסף לכך, התיאום בין השדרות התוקפות היה לקוי. טכנולוגיית האיתות בעת ההיא הייתה לקויה ביותר ולרוב הסתמכו על רצים רכובים שיעבירו את הפקודות מהפיקוד העליון לכוחות. בגלל המרחק הרב שבין המפקדה לחזית, היה עיכוב ניכר בין הרגע שבו ניתנה הפקודה ועד הרגע שבו הכוחות החלו את תנועתם. כתוצאה מתדריך לקוי, הכוחות לא היו בנויים לשינויים בתוכנית המקורית וקרסו ברגע שהיא השתבשה.