Napoléon l'ayant appelé auprès de lui à Guignes le , lui communique son projet sur Montereau, et lui ordonne d'y arriver avec son corps le 17 de grand matin pour attaquer les ennemis qui sont sur les hauteurs de Surène. Le 16, il entre dans Châtelet après un combat acharné ; le 17 il débouche à six heures du matin des bois de Valence, en débusque l'avant-garde ennemie et, la forçant à se replier sur son corps de bataille, il l'attaque par le flanc droit, se croyant soutenu par le maréchal Victor qui doit se trouver là à la même heure. Ce dernier ne paraît pas. Pajol doit donc lutter seul contre l'armée ennemie. Il a déjà perdu 19 pièces d'artillerie sur 24 dont il dispose ainsi qu'un grand nombre de soldats lorsque le grand-maréchal du palais, le général Bertrand, accourt en l'assurant que le général Gérard, qui a succédé à Victor, vient d'arriver et que ses tirailleurs sont déjà engagés. Ranimant le courage de ses troupes, Pajol se hâte de resserrer sa ligne et reporte ses hommes en avant. L'ennemi, ainsi attaqué par ses flancs, se décide à abandonner sa position. À peine le général Pajol s'est-il aperçu de ce mouvement rétrograde qu'il forme la brigade Delort en colonne serrée, par pelotons, et ordonne aux généraux du Coëtlosquet et Grouvel de se rapprocher et de le soutenir. Il charge ensuite avec le général Delort à la tête de sa cavalerie sur la grande route de Montereau. Arrivé sous un feu nourri au milieu de la colonne autrichienne, il la rompt, lui enlève prisonniers, toute son artillerie et passe aussitôt le pont de Montereau. Il poursuit l'ennemi sur les deux rives de l'Yonne jusqu'à la nuit puis revient à Montereau. Napoléon l'embrasse et lui apprend qu'il vient de le nommer grand officier de la Légion d'honneur (), ajoutant :