Ngày 20 tháng 9 năm 451 (một số nguồn tài liệu khác thì ghi là ngày 20 tháng 6 năm 451), Aetius và Theodoric đích thân đánh Attila và đồng minh trong Trận Châlons. Trong đêm trước trận đánh, Flavius Aetius đã tiêu diệt một số quân đi sau của Attila. Đến sáng, Aetius đóng quân dọc theo một đồi dài, hình chữ U. Aetius noi theo cách của Hannibal, đặt quân tinh nhuệ nhất là quân Tây Goth, quân La Mã ở hai cánh. Quân các chư hầu yếu hơn là Frank, Alan đứng chính giữa. Quân Hung tràn lên đồi; Aetius và Thorismund (con Theodoric) thúc quân chống đánh, quân Hung phải lui xuống. Kế đến, Theodoric và Thorismund dẫn quân Goth xông lên, cả phá quân Hung. Theodoric chết tại trận, nhưng Attila phải rút vào trại cố thủ. Hôm sau, các tướng định công phá trại Attila, nhưng Aetius ngăn lại, vì ông sợ khi Attila bị diệt, đến lượt Tây Goth sẽ đánh Gaul, gây nguy hại cho La Mã. Ông còn bảo Thorismund về gấp Toulouse (quốc đô Tây Goth) để nhận ngôi vua. Có lẽ cũng nhờ vậy mà quân La Mã lấy được hết chiến lợi phẩm.