День 25 августа прошел у обеих сторон в приготовлениях к битве. Подобно своему вождю, французы радовались предстоящему сражению, последствием которого, по их мнению, — занятие Москвы, заключение мира и конец всем тягостям и лишениям похода. Уверенные в победе, французы провели день шумно и весело. В русском лагере готовились к бою молчаливо, сосредоточенно. Готовились к бою, как к суду Божию, зная, что предстоит или умереть, или спасти отечество. Многие отказывались от своей чарки водки, говоря: «не к тому готовимся, не такой завтра день». На случай смерти солдаты надели белые рубашки. Кутузов велел пронести по рядам армии икону Смоленской Божией Матери. Сто тысяч человек падало пред ней на колени, повторяя слова священной песни: «Заступница усердная» и «Взбранной Воеводе победительная»… Спешно заканчивали работы по укреплению редутов и батарей.
На рассвете 26 августа Наполеон вышел из палатки и, видя восходящее солнце, воскликнул: «вот солнце Аустерлица!» Вслед затем французской армии прочитано было следующее воззвание Наполеона: «Настало желанное вами сражение! Победа зависит от вас; она нам нужна и доставит изобилие, спокойные квартиры и скорое возвращение в отечество. Действуйте так, как вы действовали при Аустерлице, Фридланде, Витебске, Смоленске, и самое позднее потомство с гордостью будет говорить о подвигах ваших; да скажут о вас: и он был в великой битве под стенами Москвы!» Князь Кутузов не сделал никакого воззвания к войскам: русские отчетливо сознавали важность минуты, пред величием которой должно было умолкнуть всякое красноречие.
Трудно описать подробности Бородинского боя. На небольшом сравнительно пространстве упорно, с ожесточением, бились с раннего утра до вечера более 200 тысяч человек, и более 1000 орудий извергали картечь и ядра на сражающихся. Это была величайшая из битв, бывших со времени изобретения пороха. Наполеон сам говорил впоследствии: «Из всех моих сражений самое ужасное то, которое дал я под Москвою. Французы в нем показали себя достойными одержать победу, а русские стяжали право быть непобедимыми».
Большую часть своих войск Наполеон сосредоточил против нашего левого фланга, которым командовал князь Багратион. Главная атака произведена была на фланги у села Семеновского. Но ни губительный огонь, ни жестокие нападения неприятельских густых пехотных и кавалерийских колонн, сменявших друг друга и предводимых лучшими полководцами Наполеона: Неем, Даву, Мюратом и Жюно, не могли поколебать стойкости русских воинов. В пылу сражения дивизия графа Воронцова была почти вся уничтожена: неся страшные потери, русские смыкали свои ряды и умирали, не трогаясь с места. Наполеон приказал тогда сосредоточить против войск Багратиона до 400 орудий и открыть по ним огонь на самом близком расстоянии; вслед затем двинул на них новые колонны своих войск. Но русские ударили на них в штыки, и начался страшный рукопашный бой, в котором перемешались русские и французы. В этот момент смертельно ранен был и князь Багратион. Тогда русские войска отошли, заняв позицию у самого села Семеновского, и здесь уже ни шагу не уступали французам. На смену Багратиону, Кутузов прислал Дохтурова, который холоднокровно распоряжался боем, сидя на барабане, под неприятельскими ядрами.
Упорный бой происходил в то же время и у кургана Раевского, против которого направлен был корпус пасынка Наполеона, Евгения Богарне, вице-короля итальянского. Огнем неприятельской артиллерии были перебиты почти все немногочисленные защитники кургана, отразившие сначала несколько неприятельских атак. Генерал Ермолов успел вновь занять курган после жаркого боя. Лишь к вечеру французы овладели курганом, но затем сами предпочли его очистить в ожидании новой русской атаки.
Князь Кутузов во время сражения находился на батарее в деревне Горках, тщательно следя за ходом боя. Когда яростные нападения французов на наше левое крыло угрожали войскам Багратиона совершенным истреблением, Кутузов приказал атаману Платову с казачьими полками и генералу Уварову, находившимся на нашем правом фланге у деревни Беззубово перейти речку Войну и напасть на левое крыло французов. Это внезапное движение имело полный успех; в пылу атаки казаки зашли даже в тыл французов и произвели там смятение. Наполеон вынужден был остановить войска, шедшие к Семеновскому, и тем дал время Кутузову подкрепить наше левое крыло. В то же время генерал Тучков успешно действовал у Утицы против войска Понятовского, которому Наполеон приказал обойти наше левое крыло. В этот день, как говорили, трусу не было места. Офицеры и солдаты обнаружили храбрость и презрение к смерти необыкновенные. Необычайное мужество проявил также Барклай де Толли, видимо искавший смерти. Здесь он вновь приобрел доверие солдат, которые не раз кричали ему «ура!».
Кровопролитная битва закончилась лишь в шесть часов вечера полным изнурением обеих сторон, а к ночи неприятель отступил на прежнюю свою позицию. Русские считали, что они одержали победу, отбив нападения врага, превосходного в силах, а французы, испытав все ужасы боя, по словам очевидца, оставались в оцепенении. Обе стороны испытали огромные потери: более 100 000 трупов покрывали поле сражения. Здесь, по выражению Ермолова, французская армия расшиблась о русскую. Кутузов так был уверен в успехе боя, что по окончании его объявил войскам о своем намерении на другой день атаковать Наполеона. Но когда поступили к нему донесения об огромных потерях армии, лишившейся свыше 50 000 человек убитыми и ранеными, т. е. почти половины своего состава, Кутузов решился отступить. Наполеон до 11 часов утра 27 августа ждал нападения Кутузова, но русская армия, переночевав на поле сражения, стала затем тихо отступать к Можайску. Тогда только Наполеон провозгласил о своей победе, но не осмелился преследовать русских.
Москва еще надеялась избавиться от нашествия Наполеона. Главнокомандующий Москвы, граф Растопчин, человек энергический и любивший отечество, с самого начала войны поддерживал патриотический дух населения, а со времени взятия Смоленска выпускал летучие листки, так называемые афиши, в которых призывал народ к оружию для защиты отечества, возбуждал презрение к врагу и уверял, что его не допустят до Москвы. Главною целью Растопчина было поддержать в Москве спокойствие и порядок. Всех иностранцев, которых можно было заподозрить в шпионстве, он выслал из Москвы. Той же участи подвергся даже московский почт-директор Ключарев, известный масон, навлекший на себя обвинение в желании возбудить в Москве беспорядки. Тогда же арестован был Растопчиным купеческий сын Верещагин за перевод из иностранных газет известий о Наполеоне. Порывистые, произвольные, не всегда обдуманные действия Растопчина далеко не всем нравились и часто не достигали своей цели; даже его афишки возбуждали во многих неудовольствие своею приторною подделкою под народный язык и тем, что поддерживали возбуждение московского населения. Огромное большинство московского дворянства, хорошо знакомого с ходом событий, не принимало за чистую монету заверений Растопчина о безопасности Москвы и уже после сражения при Смоленске потянулось на юг и восток России, подальше от Москвы, или отправило туда свои семейства. В апреле бывали дни, когда на одной какой либо заставе записывали до 2000 выезжавших экипажей. Но далеко не все были так предусмотрительны. Сам Растопчин писал государю, что он начнет укладывать и вывозить казенное имущество лишь тогда, когда неприятель дойдет до Вязьмы. По распоряжению Императрицы Марии Феодоровны, прежде всего приняты были меры к удалению из Москвы заведений, находившихся под ее покровительством, затем начали вывозить присутственные места и казенные запасы. Но Растопчин не успел вывезти всего, и многое сделалось добычей неприятеля или пламени Московского пожара. Не хватало уже подвод для вывоза казенного и частного имущества, и даже богатые дворяне помещики оказались не в состоянии спасти ценную свою движимость, даже библиотеки и картинные галереи: для одного казенного имущества собрано было 63 000 подвод, что, конечно, оказалось недостаточно. Не успели вывезти из Москвы даже всех святынь ее, находившихся в Кремле, церквах и монастырях московских. Уже Кутузов приближался к Москве, когда Растопчин, думая, что русская армия не оставит ее без боя, приказал раздавать народу по дешевой цене оружие из арсенала и созывал московских жителей на Три Горы, чтобы сразиться с врагом и не пустить его в Москву; туда же должен был явиться и преосвященный Августин с крестным ходом, чтобы благословить народ на этот подвиг. Говорили, что Растопчин обещал скорее сжечь Москву, чем отдать ее неприятелю.