正當巴克萊(當時他尚未被庫圖佐夫接替)一面向莫斯科撤退，一面尋找立足之地時，拿破崙也在考慮是否在斯摩棱斯克安營紮寨，等到1813年再戰。這不僅對部隊給養有利(雖然法軍嚴重減員，但給養仍十分緊張)，而且還會給法軍帶來其他好處。然而，這場會戰的目的尚未達到，亞歷山大擁有強大的民軍，時間對他有利。於是，拿破崙決定冒一次險。8月29日，他率軍從斯摩棱斯克出發，沿着通往莫斯科的碎石路前進，一路燒殺掠搶，最後遭到毀滅。
庫圖佐夫的作戰企圖是，以積極防禦的手段儘量殺傷敵人，改變敵我力量對比，爲爾後交戰和殲滅法軍保存實力。
拿破崙的戰略主張，是以一次總決戰粉碎俄軍。面對俄軍的防禦，法軍難以從兩翼包抄，決定在博羅季諾會戰中採取正面突擊，以求在狹窄地段上突破俄軍防線，揳入俄軍後方，將俄軍逼至莫斯科河加以殲滅，從而打開通向莫斯科的大門。
當俄軍忙於構築防禦陣地時，拿破崙正在慢慢集結軍隊，準備向俄軍左翼發動大規模攻擊。他在驅馬觀察地形時，一眼便看出法軍在向法軍主陣地發起進攻之前，必須先摧毀舍瓦爾季諾棱堡。他把這一任務交給了第1軍(由達武元帥指揮)第5師(由孔潘將軍指揮)，並派兩支騎兵部隊給予支援。9月5日傍晚日落前，戰鬥打響了，雙方激戰到將近午夜才收兵。俄軍損失了大約5000人，法軍的傷亡略少一些。
儘管俄軍在戈爾恰科夫親王指揮下英勇作戰(實際上法軍也是如此)，但庫圖佐夫根本不該同意本尼格森的方案，即防守舍瓦爾季諾棱堡，因爲它不僅不在俄軍炮火的有效射程之內，而且毫無戰略價值。俄軍卻爲此損失了許多精兵強將和3門火炮。俄軍左翼主要依託巴格拉季昂棱堡，這場戰鬥並未改變左翼易受攻擊的形勢。9月6日，俄軍全力以赴鞏固陣地，拿破崙也渴望更細緻地觀察地形，準備其作戰計劃。
於是，拿破崙把指揮部移到舍瓦爾季諾棱堡北面的平坦地帶，並多次對俄軍陣地進行偵察。當時，他正患重感冒和膀胱炎，身體欠佳，法軍的臨戰狀態也不能令他滿意。除兵力上稍佔優勢(約13萬：12.2萬)外，法軍在其他方面並不比俄軍更佔優勢。自從越過涅曼河以來，法軍在不到3個月的時間裏損失了大約25萬人。嚴重的人員傷亡和食品短缺無法提高法軍的士氣。法軍騎兵的處境尤其不利，它喪失了大量馬匹，剩下的馬匹也羸弱不堪。相反，俄軍卻兵強馬壯。此外，俄軍在火炮的數量和質量上也佔有優勢。
9月6日，拿破崙正在偵察陣地，達武走上前去，要求允許他率領自己的軍和波尼亞托夫斯基親王的第5波蘭軍，從側翼進攻俄軍左翼和後方。達武認爲，他只需4萬人便可以閃擊俄軍的這一薄弱防區，並迅速取得決定性勝利。這種戰術本該受到拿破崙的青睞，但他在稍事考慮後拒絕了這一行動計劃，而主張採用大規模正面進攻的方案。朗斯特里特在葛底斯堡戰役中也打算採用同樣的戰術，但同樣被斷然拒絕了，而且理由更少。
最後制定的作戰方案是：達武率第1軍進攻巴格拉季昂棱堡(在拿破崙的印象中，那裏只有兩個而不是3個築壘陣地);在達武左翼，內伊的第3軍在朱諾的第8軍的緊密配合下，以近衛軍爲後方部隊，從拉耶夫斯基棱堡北面的謝苗諾夫斯卡婭村攻擊俄軍防線。這樣，法軍的整個進攻重心是在約1.5英里的戰線上打擊俄軍左翼和中央。歐仁的第4軍和第1軍第3師在科洛查河北岸作戰，其任務是摧毀博羅季諾村，然後利用三座特製的浮橋渡河，向拉耶夫斯基棱堡進軍。騎兵由繆拉全權指揮，他在達武的後方集結了3個騎兵軍(第1、2、4軍)。從右翼迂迴攻擊俄軍的唯一措施是派波尼亞托夫斯基的第5軍沿老斯摩棱斯克大道從側翼包抄俄軍左翼。
法軍炮兵(共有587門火炮，但配備到各炮兵連的火炮數量仍顯不足)的任務是，戰鬥一打響就對敵實施大規模炮轟。戰鬥開始的前一夜;法軍已將2個炮兵連部署在舍瓦爾季諾東北面的高地上，準備炮轟巴格拉季昂棱堡。這2個連各有24門火炮。第1軍炮兵司令佩內蒂將軍又從近衛軍、德賽師、孔潘師和弗里昂師抽調62門火炮，增援這2個連。這些火炮主要用來壓制俄軍的炮火，而索爾比耶將軍(指揮近衛軍的後備炮兵)則利用近衛軍的榴彈炮猛轟俄軍塹壕。一旦法軍右翼和俄軍交火，第3軍的40門火炮將一齊向拉耶夫斯基棱堡開火。炮兵在作戰中將起舉足輕重的作用。
9月7日凌晨6時，佩內蒂所部率先向敵開炮，戰鬥由此開始。法軍的進攻時間比原計劃晚了一些，因爲那2個在夜間部署的炮兵連因火炮射程不足，不得不調動位置。俄軍炮兵迅速還擊。炮戰斷斷續續進行了數小時，整個戰場硝煙瀰漫，能見度下降，這給雙方的近戰增加了困難。
拿破崙的第1、3軍一開炮，法軍先頭師便開始進攻。歐仁親王率兵向博羅季諾村的巴克萊部隊發動攻擊，俄軍被擊退，未來得及拆毀科洛查河橋;但他們很快奪回了博羅季諾村。接着，俄軍接到退回主陣地的命令，這一次他們拆毀了科洛查河橋。歐仁親王在村中留了一個師的兵力和部分騎兵。大約上午9時30分他率餘部渡過浮橋，進攻拉耶夫斯基棱堡。
與此同時，孔潘所率的第1軍第5師在德賽的第4師的密切配合下，正向巴格拉季昂棱堡挺進。拿破崙希望法軍所向披靡，但是俄軍炮兵巧妙設防，向法軍射出一排排炮彈，使法軍紛紛倒下。更爲不幸的是，此時俄軍步兵也投入了戰鬥，將無情的子彈射向挺進中的法軍。孔潘中彈負傷。達武的坐騎被擊中，他本人也被震傷，只得離開戰場，將指揮權交給德賽。雙方大部分部隊都投入到肉搏戰中，戰鬥異常激烈。法軍一度攻佔了俄軍陣地。但巴格拉季昂從圖奇科夫將軍的第3軍調來2個旅組織反攻，終於把法軍強行趕出了陣地。這時大約是8時30分。
堅守在指揮所庫圖佐夫此時意識到，他的兵力部署太偏重右翼，而左翼兵力不足。於是他命令巴戈武特將軍率領第2軍繞道俄軍後方，支援左翼中央。但就在這支部隊準備行動之際，法軍又向巴格拉季昂棱堡發動了猛攻。戰鬥相當激烈，法軍先後攻佔了兩座棱堡，但在進攻第三座棱堡時受挫。在關鍵時刻，英勇善戰的繆拉親自上陣指揮，基本穩住了陣勢。
棱堡爭奪戰至少還要持續兩個小時，此時它已成了各兵種參加的大混戰。雙方炮兵繼續使成千上萬人喪生;雙方騎兵相互拼殺，淹沒在馬蹄飛揚、子彈呼嘯的混戰中;雙方步兵刺刀相向，滿臉是汗，渾身是血跡和泥土。俄軍高級指揮官傷亡最爲慘重。最爲不幸的是，英勇善戰的第2西集團軍司令巴格拉季昂親王也在戰鬥中負傷，並於兩週後死去。
在這個血腥的早晨，兩翼戰場的情況怎樣呢?在法軍右翼，波尼亞托夫斯基的部隊行動緩慢，幾乎到8時才和俄軍投彈兵完全接上火。這支俄軍擔負着爲第3軍提供掩護的任務。由於俄軍第3軍已抽調部分人馬去保護棱堡，加之前一天俄軍參謀長拒不執行俄軍總司令的伏擊計劃而使俄軍暴露在危險的陣地上，法軍的任務完成得較爲順利。
經過一場激戰，俄軍停止了抵抗，波尼亞托夫斯基的部隊輕而易舉地攻佔了烏季察村，而且還可能繼續奪取村後那座具有重要戰術價值的小山，嚴重威脅俄軍左翼。爲此，庫圖佐夫命令第2軍從俄軍右翼迂迴過來。這支部隊的及時到達阻止了波尼亞托夫斯基的後續攻擊，保住了高地。但是俄軍第一軍軍長圖奇科夫卻在戰鬥中陣亡。該翼的戰鬥平息下來。
如前所述，歐仁親王奪取博羅季諾之後便率大軍南渡科洛查河，準備進攻拉耶夫斯基棱堡。他在博羅季諾地區保留了一些炮兵，其炮火足以覆蓋棱堡北側。他還在科洛查河南岸部署了增援部隊，企圖在步兵進攻前以猛烈的炮火削弱敵方的防禦。堅固的棱堡爲俄軍炮兵提供了較好的保護(步兵沒有藏身之處)，而部署在棱堡後方、奉命堅守到底的第3騎兵軍卻遭受了巨大損失。
上午9時30分，歐仁親王的步兵發起進攻，戰鬥同樣很激烈。拉耶夫斯基的第7軍因不得不派兵增援俄軍左翼而兵力不足，無力控制謝苗諾夫斯卡婭的防線。儘管如此，法軍的第一次進攻還是被俄軍擊退了，而且傷亡巨大。但法軍以莫朗的第1師(配屬於第4軍)和博納米將軍的第30步兵旅爲先頭部隊，很快又發動了第二次進攻。這些部隊經過激烈而殘酷的戰鬥終於攻入棱堡，與高大健壯的俄軍炮手展開了面對面的殊死搏鬥。法軍一度佔領過陣地，但俄軍很快又奪回了陣地，並最終通過白刃戰將法軍趕出了陣地。
棱堡周圍的戰鬥異常激烈，此時格魯希的第3預備騎兵軍也投入了戰鬥，企圖突破俄軍倉促形成的方陣，但不僅沒有得逞，反而遭到巨大損失。這時俄軍又痛失一些高級將領，其中第1西集團軍參謀長負傷，傑出的年輕炮兵指揮官陣亡。到11時30分，這些頑強抵抗的俄軍士兵仍堅守在拉耶夫斯基棱堡周圍。拿破崙下令再次發動進攻，一支俄軍突然向法軍左翼發動襲擊，遲滯了法軍的進攻。
大約10時30分，庫圖佐夫得知法軍沒有在科洛查河的一個渡口設防，便命令烏瓦洛夫將軍的第1騎兵軍(約2500名騎兵)和馬特維·伊萬諾維奇·普拉托夫將軍的頓河哥薩克部隊進攻留在北岸的法軍。在陽光的映照下，這支陣容嚴整的俄軍刀光閃爍。俄軍約8000名騎兵擊退了奧爾奈諾伯爵的胸甲騎兵和輕騎兵中隊(其任務是保護拿破崙“大軍”的左翼)，但未能攻破留守博羅季諾的法軍1個師的方陣。當法軍騎兵從南岸渡過河時，俄軍經過較爲激烈的交戰後便撤走了。庫圖佐夫對兩位騎兵指揮官行動拖沓，作戰不力極爲不滿。但這支騎兵的出現(其哥薩克人活動在法軍側翼和後方)完全打亂了法軍在拉耶夫斯基棱堡前的計劃和進展。
除上述左右兩翼的進攻外，拿破崙在戰鬥打響後1小時左右發動了第三路進攻。這是在被摧毀的謝苗諾夫斯卡婭村南面某處到拉耶夫斯基棱堡地區之間對俄軍左翼中央發動的一次進攻。達武和內伊的部隊聯合實施了這次行動，並得到了在左翼進攻的拉圖爾·摩布爾的騎兵和在右翼作戰的南蘇蒂的騎兵的大力支援。和在其他地方的戰鬥中一樣，雙方的炮兵，步兵和騎兵都投入了此次戰鬥。戰鬥開始時，法軍照例先對俄軍實施炮轟，俄軍炮兵迅速還擊，不斷將實心彈、葡萄彈和榴霰彈射向倉促形成一道紅藍長牆的法軍步兵縱隊。不過這場戰鬥首先還是一場騎兵戰。身穿豔麗服裝的法軍騎兵肩並肩排成一列列橫隊，步伐整齊地向俄軍開來，繼而便轉入和俄軍刀光劍影的拼殺中。
俄軍雖然在作戰中表現出了極大的勇氣和果敢，但無論在殊死激烈的馬戰、步戰還是謝苗諾夫卡河兩岸的炮戰中，它最終還是被法軍擊退了，這一重要戰場開始陷落。俄軍的失敗已成定局，其所需要的只是抓緊時機，重新部署兵力，組織部隊，恢復元氣。由於拿破崙不在場，一直堅守在陣地最前沿的內伊和繆拉向拿破崙皇帝緊急求援，以期在俄軍立足未穩之時一舉攻破俄軍的防線，這樣便很可能贏得這場戰役。然而，拿破崙猶豫片刻後拒絕動用他的預備隊，從而坐失了良機。
於是，這場著名的博羅季諾戰役又要打到下午乃至夜晚了。法軍仍需攻克拉耶夫斯基棱堡。因爲中午時分，俄軍收復了拉耶夫斯基棱堡。烏瓦洛夫和普拉托夫的騎兵對法軍側翼的威脅，遲滯了拿破崙命令歐仁親王發動的下一次進攻。這對第4騎兵軍無疑極爲不利，因爲就在歐仁親王的部隊準備阻止哥薩克人的威脅時，第4騎兵軍也已前進至謝苗諾夫斯卡婭前沿。於是它不得不任憑棱堡中的俄軍炮火轟擊長達2個多小時，併爲此付出慘重的代價。將近下午3時，歐仁親王已爲另一次大規模進攻做好了準備。爲配合歐仁親王的進攻，位於謝苗諾夫斯卡婭和博羅季諾的炮兵連集中優勢炮火對拉耶夫斯基棱堡實施了交叉火力封鎖。
這主要又是一場騎兵的混戰以及和往常一樣的步兵的陣地爭奪戰。一箇中隊接着一箇中隊的騎兵投入到殊死的惡戰中。法軍第2騎兵軍軍長蒙布蘭將軍不幸陣亡，戰場上那刺耳、尖厲的刀槍撞擊聲一時間大作。拿破崙的一個隨從參謀奧古斯特·德·科蘭古將軍接替了蒙布蘭的職務。但他也在率第5胸甲騎兵團攻入棱堡時陣亡了。棱堡內的俄軍炮手進行了頑強抵抗。直到西夫裏准將率領的第9步兵團趕到後，俄軍才被制服。棱堡內屍橫遍野，慘不忍睹。傷勢嚴重的士兵倚靠在扭曲的火炮架上奄奄一息。
法軍終於拿下拉耶夫斯基棱堡，但戰鬥又持續了2個多小時，其中大部分時間都是幾千騎兵捲入的大混戰。歐仁親王爲達到突破俄軍防線的目的，在棱堡後的高地上集結了所有可動用的騎兵。然後這一隊隊勇猛的法軍士兵向集結在陣地上準備應戰的俄軍騎兵中隊和緊隨其後的步兵縱隊發起了進攻。很快，俄法兩軍混戰在一起。巴克萊·德·託利一直在戰鬥最激烈的地方指揮着他的輕騎兵和長矛騎兵衝殺，他的坐騎被擊斃，他也險些喪命。正當騎兵混戰時，雙方的步兵和炮兵也都參加了戰鬥。
到下午5時，雙方都已精疲力竭。在法軍右翼作戰的波尼亞托夫斯基已向烏季察高地發動過一次猛攻。俄軍的巴戈武特將軍(早些時候他率第2軍從俄軍右翼迂迴過來)發現在中央和右翼的俄軍主力已開始後退，自己已處於不利境地。爲了行動上的一致，他也主動後撤，把陣地讓給了波蘭人。
戰鬥即將結束，和這一天中其他重大、激烈的戰鬥相比，此時相當平靜。俄國人還在垂死掙扎，有人想如果這時拿破崙將他的近衛軍投入戰鬥，俄軍必將全軍覆沒。但這位皇帝又一次沒有這麼做，而且這次包括貝爾蒂埃(拿破崙的參謀長)和繆拉在內的大多數高級將領都支持拿破崙的主張。庫圖佐夫在夜間決定第二天清晨把部隊從戰場上撤下來，他仍堅信自己贏得了這場防禦戰。
