Новым главнокомандующим русских стал генерал-аншеф Виллим Виллимович Фермор. В начале 1758 года он занял, не встречая сопротивления, всю Восточную Пруссию, включая её столицу, город Кёнигсберг, направившись затем в сторону Бранденбурга. В августе он осадил Кюстрин — ключевую крепость на пути к Берлину. Фридрих незамедлительно двинулся к нему навстречу. Сражение произошло 14 августа у деревни Цорндорф (ныне село Сабриново) и отличалось потрясающим кровопролитием. У русских насчитывалось в армии 42 тыс. солдат при 240 орудиях, а у Фридриха 33 тыс. солдат при 116 орудиях. Битва выявила несколько больших проблем в русской армии — недостаточное взаимодействие отдельных частей, слабую моральную подготовку обсервационного корпуса (т. н. «шуваловцев»), наконец, поставило под сомнение компетентность самого главнокомандующего. В критический момент боя Фермор оставил армию, некоторое время не руководил ходом боя и появился лишь к развязке. Клаузевиц назвал позже Цорндорфское сражение самым странным сражением Семилетней войны, имея в виду его хаотичный, непредсказуемый ход. Начавшись «по правилам», оно вылилось в итоге в большую резню, распавшись на множество отдельных схваток. Обе стороны дрались до полного изнеможения и понесли огромные потери. Русская армия потеряла 16 тыс. человек, пруссаки — 11 тыс. Противники ночевали на поле боя, на следующее утро войска вступили в перестрелку, но на продолжение сражения никто не решился. Фермор в связи с большими потерями в виду неприятеля выступил в обратный путь к Висле. Следуя за русскими некоторое время, Фридрих II в итоге тоже развернул свои войска и двинулся в Саксонию, в которую вошли австрийцы. Генерал Пальмбах, посланный Фермором осаждать Кольберг, долго простоял под стенами крепости, так ничего и не совершив.