В отличие от русского командования, которое считало, что ему противостоит 30-тысячная шведская армия, Карл прекрасно знал численность и расположение войск противника. Поняв, что у русских особенно силен центр их позиции, король решил ударить по флангам, прижать русских к крепости и сбросить их в реку. Карл лично руководил своими войсками. Первыми в бой предстояло вступить 500 гренадеров с каждого фланга: они должны были забросать рвы фашинами.
Бой начался в 14 часов.
Благодаря сильному снегопаду (видимость не более 20 шагов) и ветру в лицо противника, шведам удалось провести неожиданную атаку, подойдя вплотную к позициям русских. Первый удар был произведён двумя глубоко построенными треугольными колоннами. Русские войска стояли в одну линию протяжённостью почти 6 км и, несмотря на все свое численное преимущество, линия обороны была очень слабой. Через полчаса ее прорвали сразу в трёх местах. Гренадеры забросали рвы фашинами и взошли на вал. Благодаря быстроте, натиску и слаженности, шведы ворвались в русский лагерь. В русских полках началась паника. Ее усилили крики «Немцы – изменники!», в результате чего солдаты бросились избивать офицеров-иностранцев. Пехота попыталась отступить по понтонному мосту у о-ва Кампергольм, но мост не выдержал большого скопления людей и рухнул, люди начали тонуть. Конница Шереметева отошла по левому берегу Нарвы до Сыренска, где переправилась на другой берег по мосту и ускакала в Псков.
Новоиспеченный главком де Круа с группой иноземных военспецов, спасаясь от избиения собственными солдатами, благоразумно сдался шведам.
Тем временем, на правом фланге разгорелся серьезный бой. Преображенский, Семёновский и Лефортовский полки с примкнувшими к ним солдатами из дивизии А. М. Головина, огородившись возами и рогатками, оказали ожесточённое сопротивление шведам. На левом фланге дивизия Вейде также отбивала все атаки шведов. Шведская колонна Реншильда была расстроена огнём русских гвардейцев. Стремясь укрепить боевой дух своих солдат, Карл прискакал на поле боя, но его личное участие в побоище, не переломило окончательно хода сражения в пользу шведов. Уже погиб генерал-майор Юхан Риббинг, были ранены генералы К. Г. Реншильд и Г. Ю. Майдель, под шведским королём убита лошадь, причем, не одна.
Лишь с наступлением темноты резня приостановилась, но лишь на время.
Ночь привела к усугублению беспорядка, как в русских, так и в шведских войсках. Часть шведской пехоты, ворвавшись в русский лагерь разграбила обоз и перепилась. Два шведских батальона в темноте приняли друг друга за русских и завязали между собой бой. Русские войска, несмотря на то, что часть войск сохранила порядок, страдали от отсутствия руководства. Связь между правым