Фридрих решил нанести основной удар по Мюльбергу. К началу одиннадцатого утра он развернул свои силы для атаки на Голицына и после часа сильного артиллерийского огня предпринял атаку Мюльберга с трёх сторон: с севера, северо-востока и востока. Три вытянутые, казалось, по гигантской линейке шеренги солдат в синих мундирах с яркими разноцветными отворотами наступали на молодых солдат Голицына. Резкие голоса прусских офицеров и унтеров поначалу ещё поддерживали эти прямые линии в построении, но пересечённая местность и залпы шуваловских единорогов стали преобразовывать во всё более видимые с каждой минутой волны и зигзаги. Ещё только когда равнение начало рушиться, пруссаки дали слитный залп из ружей, перезарядили их и теперь, подойдя ближе к русским позициям, снова открыли огонь.

Огонь из пушек и ружей с обеих сторон окутал весь холм тёмным пороховым дымом, из марева которого доносились стоны, проклятия и — изредка — призывные и победные кличи. 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 концентрической атаки превосходящих сил пруссаков, полки начали отходить с холма, позволив даже противнику захватить свою артиллерию.

По приказу Салтыкова Румянцев выделил четыре полка из своей дивизии для прикрытия отхода Голицына. Полки, возглавляемые Брюсом и Паниным, контратакой на Мюльберг дали возможность остаткам корпуса Голицына отойти без особых потерь, коими чревато всякое отступление, когда противник повисает на твоих плечах.

Контратака русских полков задержала продвижение Фридриха и сорвала его внезапную атаку на Гросс-Шпицберг. Батареи Румянцева успели перенести свой огонь на Кунгрунд — овраг, отделявший их холм от Мюльберга, куда сейчас ринулась прусская пехота.

Уверенный, что осталось лишь последнее усилие для достижения окончательной победы, Фридрих посылает бюллетени о поражении русских в Берлин. Принимая в этот момент курьера принца Генриха с подробностями битвы при Миндене, король написал брату весьма гордо:

   — Мы тоже можем предложить вам кое-что!

Как и при Цорнсдорфе он снова рассчитывал на деморализующее влияние поражения одной части русской армии на все остальные. Фридрих не желал никак верить, что отдельные клетки организма русского войска способны сражаться сами по себе и что полки Мюльберга не просто погибли и отступили, но и измотали его армию и подвели под очень уязвимую позицию при Кунгрунде. Если бы он ограничился Мюльбергом, он не претерпел бы дальнейшего, но и захват этой единственной высоты не спасал его положения, ибо единственной возможностью обезопасить себя от русской армии было её уничтожение. Генералитет был сейчас против чрезмерной решительности короля. За него — только Ведель, не могущий смириться с Пальцигом. Мнение монарха перевесило все остальные.

   — Вперёд же! — воскликнул Фридрих, и прусская пехота — так же как и на Мюльберг, с севера, северо-востока и востока — построенная в несколько линий, начала решительный приступ позиции Румянцева.

Там её встречали ряды русских фузелиров, беспрерывными залпами сбивавшие наступательный порыв пруссаков. Выбывавших стрелков тут же заменяли новые. В тылу Гросс-Шпицберга стояло большое количество резерва. Русская тяжёлая артиллерия, расположившись как в крепости за стенками кладбища, демонстрировала невозмутимое спокойствие, ведя дуэль с пушкарями Фридриха, стрелявшими из захваченных орудий Мюльберга. И дуэль эта всё время шла не в пользу прусских канониров, ибо мощная батарея Румянцева была гораздо губительнее, чем новые прусские орудия. Свои же батареи Фридрих задействовать не мог, ибо песчаная почва препятствовала движению орудий. Так что фактически пехота пруссаков оказалась один на один с русской артиллерией и несла и от неё страшный урон. Редкие мелкие отряды прорывались сквозь первые русские цепи и, уцелев перед этим и под орудийными залпами, достигали верха Шпица, но там их брали в штыки, либо за недосугом просто сбрасывали в овраг. Трижды слышала пехота призыв короля:

   — Атаковать!

Трижды Фридрих водил её в атаку, и трижды Румянцев отбрасывал её.

Конницу Зейдлица, считавшуюся лучшей в Европе, Фридрих ещё ранее наметил для атаки русских с юго-востока и юга, намереваясь развернуть её западнее Куперсдорфских прудов. Теперь пришло, как посчитал король, её время.

   — Генерал! Вы всё видите — только атака!

   — Ваше Величество, русская артиллерия...

   — Только вперёд! Промедление для нас — это смерть!

   — Мы все будем уничтожены, Ваше Величество! Я иду.

Зейдлиц сам возглавил атаку своих эскадронов и пал одним из первых. Лучшая конница в Европе была расстреляна ещё на подходе русскими артиллерией и пехотой перекрёстным огнём с Юденберга и Шпица. Когда она поворачивала уже в расстройстве назад, вслед ей пошли три лавы русской и тяжёлой австрийской конницы. Остатки прусской кавалерии в полном беспорядке откатились к Кунерсдорфу.

Фридриху так и не удалось больше бросить пехоту в новую атаку. Отброшенная в очередной раз к Мюльбергу, она бессмысленно топталась там под огнём русских батарей.

Уловив благоприятный момент заминки неприятеля, Салтыков, в течение всего боя укреплявший Румянцева свежими частями с Юдинберга — в частности, и австрийцами Лаудона, приказал:

   — Пётр Александрович, батюшка, пехоте — атака.

Русские снова предприняли контратаку на Мюльберг, но пруссаки ещё не полностью исчерпали себя.

Генерал Ведель, так же как и король, не могущий примириться с тем, что сначала окончательная, а теперь и просто победа ускользает из державных рук Фридриха, подошёл к своему главнокомандующему и повелителю:

   — Ваше Величество, позвольте ввести в дело кирасир. Со стороны Кунгрунда. Русские батареи не смогут ударить по ним массированно, а их пехоту мы сомнём.

   — Действуйте, Ведель!

Генерал лично повёл кирасир. Железная стена конницы, появившаяся с востока и северо-востока, вырастая на глазах, рвалась к Шпицу. Залпы батарей не успевали за её перемещениями. К тому же артиллеристы, ориентированные на другие цели, сейчас запаздывали со сменой позиций. Момент стал воистину критическим. Как вдруг — на войне всё часто бывает вдруг, особенно если импровизации долговременно планируются и заранее обязательно готовятся — навстречу кирасирам пошла русская кавалерия. Её возглавил сам Румянцев, доказывавший правильность своего мнения, что латы и ружья в конной атаке лишь мешают, главное — смелость и благородное белое оружие. Стеснённые сталью брони и болтающимися за спиной ружьями, кирасиры уступали в стремительности атак коннице Румянцева. Появившаяся конница Лаудона довершила разгром. Всё, что осталось от кирасир, поспешно отступило под прикрытие своей артиллерии.

Последним шансом Фридриха стали драгуны принца Вюртембергского и гусары генерала Путткаммера. Подстёгиваемые своим королём, впадавшим в истерику ярости от поражения, всё более явно вырисовывавшегося перед ним, и не просто поражения, а гибели армии, а значит, и его страны и его великих планов, прусская кавалерия отчаянно рвалась к Гросс-Шпицбергу. Ей удалось невероятное — она сумела пройти огненную завесу русской артиллерии, растерзать линии стрелков Шпица и прорваться на вершину холма. И это было всё, чего они достигли. Русская и австрийская пехота в молниеносном бою штыками смирила их наступательный порыв, опрокинула кавалерию, а артиллеристы Гросс-Шпицберга довершили начатое, открыв по отступающим шквальный огонь. Был убит и доблестный Путткаммер.

После этого пруссаки уже не пытались атаковать. Вскоре пехота генерал-поручика Панина загнала пехоту Фридриха на Мюльберг, где многие нашли свой конец, поражаемые артиллерийскими залпами Гросс-Шпицберга. Начавшееся отступление прусской пехоты — конница у Фридриха уже не могла сейчас иметь значения — превратилось в повальное бегство, когда Панин начал новую атаку, и с юга ему на помощь пришла кавалерия.