Après l'échec de plusieurs tentatives de retraite, la plus grande partie de l'armée de Mack reste encerclée dans Ulm du 15 au 20 octobre. Les forces françaises rassemblées l'emportent avec contre Autrichiens sur leurs de départ. Plusieurs petites unités ont pu échapper à l'encerclement. Le 15 octobre, les Français effectuent une amorce d'assaut aux portes de la ville, et le 16, entreprennent de la bombarder. Mack envoie un émissaire, le prince de Liechtenstein : Napoléon lui déclare que les Russes sont trop loin pour intervenir et que si Mack ne capitule pas à bref délai, la ville sera prise d'assaut et le combat se terminera en bain de sang. Il rappelle que lors de la prise de Jaffa en 1799, il a fait passer au fil de l'épée Turcs. Après une suspension d'armes de quelques jours, Mack capitule le 20 octobre. Il obtient que sa capitulation ne soit effective qu'à partir du 25 octobre : si une armée de secours austro-russe arrive dans cet intervalle, ses hommes seront relâchés contre la promesse de ne plus combattre dans cette guerre. Aucun secours n'apparaissant, ils partent comme prisonniers de guerre.