Армия Салтыкова, усиленная корпусом Лаудона, занимала позицию в районе деревни Кунерсдорф, что около Франкфурта, и когда стало известно о приближении пруссаков, русский командующий приказал именно здесь принять бой, максимально усилив оборонительную мощь армии путем отрытия окопов с брустверами бастионного начертания для защиты артиллерийских батарей и устройства куртин между ними для пехоты.

Позиция располагалась на гряде высот Мюльберг, Гросс-Шпицберг и Юденберг по их гребням фронтом на север. Высоты протянулись на четыре с лишним километра с северо-востока на юго-запад. С севера позиция прикрывалась труднопроходимыми болотами, с запада, там, где располагался Юденберг, примыкала к Одеру, мосты через который вели на Франкфурт. Эти мосты обеспечивали связь Салтыкова с Дауном. С востока и юга подступы к позиции были по местности, иссеченной рвами, отдельными высотами и прудами. Тут же, с юга, в километре от Мюльберга начинался и большой Франкфуртский лес. На высоте, где был левый фланг русских, располагались пять вновь сформированных полков под командованием Голицына. На центральной высоте — Гросс-Шпицберге — расположилась 2-я дивизия Румянцева, состоявшая из 17 полков. Справа, на Юденберге, был Фермор со своей дивизией. Лаудон находился позади правого крыла русских…

Фридрих решил нанести основной удар левому флангу по Мюльбергу. К началу одиннадцатого утра он развернул свои силы для атаки и после часа сильного артиллерийского огня предпринял атаку с трех сторон: с севера, северо-востока и востока. Три гигантские шеренги солдат в синих мундирах с яркими разноцветными отворотами охватывали полки Голицына, Резкие голоса офицеров и унтеров поначалу еще поддерживали эти шеренги прямыми, но пересеченная местность и залпы единорогов быстро сломали их.

Огонь из пушек и ружей с обеих сторон окутал холм пороховым дымом. Русские, имевшие на Мюльберге всего пять полков и четыре небольшие артиллерийские батареи против фактически всей армии Фридриха, несли огромные потери; князь Голицын был ранен. Наконец, исчерпав все силы и не выдержав атаки превосходящих сил пруссаков, полки начали отходить.

По приказу Салтыкова Румянцев выделил четыре полка из своей дивизии для прикрытия отхода Голицына. Контратака задержала продвижение Фридриха и сорвала его внезапную атаку на Гросс-Шпицберг. Батареи Румянцева успели перенести свой огонь на Кугрунд — овраг, отделявший их холм от Мюльберга, куда ринулась прусская пехота.

Уверенный, что осталось лишь последнее усилие для достижения окончательной победы, Фридрих посылает бюллетени о поражении русских в Берлин. Он рассчитывал на деморализующее влияние хотя бы частичного поражения русской армии. Фридрих не желал никак верить, что разрозненные части русского войска способны держаться и что полки не просто отступили, но также измотали его армию.