Видя поражение своей кавалерии и приближение густых колонн дивизии Малера, Риш приказал отступать. Австрийская пехота, построившись в несколько каре, медленным шагом стала уходить в сторону Ульма. Пехота и конница Нея перешли в общее наступление. На австрийские каре, оставшиеся без поддержки кавалерии, ринулись французские драгуны и конные егеря. На левом крыле австрийцев полк Эрбаха отразил несколько атак, но, расстреливаемый в упор, атакованный в штыки, рассеялся и был почти полностью порублен и взят в плен конными егерями полковника Кольбера. Полк Ауэрсперга также был остановлен огнем, а его каре прорвано атакой французских драгун Бурсье.

Преследование отступающего неприятеля Ней прекратил только с наступлением темноты. Его войска, сражавшиеся без перерыва почти 10 часов, остановились в 5 км от Ульма, завершив славный бой взятием Кессельброннского оврага, последнего сильного рубежа на пути к крепости.

В этой битве Ней, введя в бой в общей сложности около 9 тыс. человек, нанес решительное поражение примерно равному по численности противнику (у Риша было от 9 тыс. до 10 тыс. человек при 14 орудиях). Австрийцы потеряли более 4 тыс. человек убитыми, ранеными и пленными, а главное, были совершенно деморализованы и лишились путей отступления. Французские потери оказались несравнимо меньше: у Луазона 106 убитых, 623 раненых. Позже за тот блистательный бой маршал Ней получил громкий титул «герцог Эльхингенский».

В часы, когда окончательно решалась судьба австрийской армии, ее полководец все так же оставался в Ульме. В то время как 13 октября утром колонны Вернека и Риша двинулись вперед из Ульма для маневра по левому берегу Дуная, Макк принял несколько визитеров, сообщения которых во многом предопределили его поведение.

В 10 утра шпион Шульмейстер принес Макку важные сведения. Вопреки сложившемуся в популярной литературе мнению, Шульмейстер тогда работал на австрийцев и только спустя некоторое время перешел на службу к французам. Впоследствии он стал известнейшим тайным агентом Наполеона. Шульмейстер сообщил, что часть французских войск двигается на Мемминген, а другая часть собирается атаковать Эльхинген, чтобы отрезать австрийцам путь отхода.

Как видно, сведения, переданные шпионом, были совершенно точны, однако Макк не придал им большого значения. Напротив, на сообщение приехавшего из Штутгарта оберландскомиссара Штейна Макк обратил особое внимание. Тот рассказал, что англичане высадились в Булони, а во Франции произошло восстание против империи. Этот рассказ вместе с объективной информацией Шульмейстера вызвал у Макка, прямо скажем, неожиданную реакцию.