Galijskie rycerstwo uznało odwrót kawalerii za swe zwycięstwo i teraz uderzyło na janczarów. Tym razem jednak przeciwnik nie zamierzał się rzucić do ucieczki. Ciężkozbrojna jazda, atakując pozycje piechoty na stromym stoku, nie mogła wykorzystać swego podstawowego atutu – siły uderzenia. Do tego pierwszy szereg trafił na umocnienia polowe, których nie był w stanie sforsować. Wtedy na atakujących posypał się deszcz strzał – to bezpieczni za fortyfikacjami janczarzy zaczęli ostrzeliwać nieprzyjaciela z łuków. O ile chronieni pancerzami jeźdźcy byli w miarę bezpieczni, o tyle ich rumaki już nie. I to one były pierwszym celem strzelców. Rycerze, których konie zostały zabite bądź ranne, musieli walczyć pieszo lub wycofać się. Gdy szturmujący wykrwawiali się, walcząc z piechotą, Bajazyt wydał rozkaz ataku kawalerii. Na Francuzów uderzyła zza prawego skrzydła janczarów jazda nieregularna, a zza lewego skryta dotychczas za wzgórzem kawaleria ciężkozbrojna dowodzona przez sułtana. Błyskawicznie przeprowadzony manewr sprawił, że rycerstwo francuskie znalazło się w potrzasku. Ci, którzy nie zginęli w walce, dostali się do tureckiej niewoli. Wśród tych ostatnich był jeden ze współsprawców klęski Jan de Nevers, który bił się tak dzielnie, że otrzymał przydomek Sans-peur, czyli Bez Trwogi. Jednak osobiste męstwo nie mogło przesądzić o wyniku starcia.
Brak komunikacji między oddziałem francuskim a resztą sił krucjaty sprawił, że zaprzepaszczono dogodną okazję do rozbicia armii tureckiej, gdy jej szyki były zmieszane walką z pierwszym oddziałem. Po rozbiciu Francuzów Turcy zyskali czas na przegrupowanie. Sułtan ustawił wojska w identycznym szyku jak na początku bitwy, z tym że lekka jazda zajęła teraz pozycje za janczarami, a nie przed ich frontem. Tymczasem wojska Luksemburczyka dopiero ruszyły ze swych pozycji w stronę pozycji nieprzyjaciela. Przemarsz ten trwał około godziny.
Pierwszy atak przeprowadzili Wołosi, którzy uderzyli na pozycje janczarów. Historia sprzed kilku godzin powtórzyła się – janczarzy skryci za umocnieniami razili atakujących z łuków. Po krwawej walce wojsko hospodara Mirczy, zapewne wsparte przez rycerstwo zachodnie, przełamało linię obrony piechoty. Krzyżowcy wyszli na oddział lekkiej kawalerii. Kiedy rycerstwo uderzyło na nią, ta się szybko wycofała. Sułtan poczekał aż wojsko Luksemburczyka rzuci się w pościg, po czym uderzył nań od frontu całym korpusem ciężkozbrojnej jazdy.
Impet tego ataku sprawił, że szeregi chrześcijan zaczęły się mieszać i łamać. Wtedy sułtan wydał rozkaz, by na prawe, węgierskie, skrzydło nieprzyjaciela natarł niebiorący dotychczas udziału w walce oddział Serbów księcia Stefana Łazarowicza. Atak ten dopełnił klęski krzyżowców. Armia poszła w rozsypkę, a każdy myślał jedynie o tym, jak ocalić głowę. Zaczęła się chaotyczna ucieczka – kto nie zginął w czasie bitwy lub podczas odwrotu, szukał schronienia na weneckich okrętach. Wiele przeciążonych okrętów poszło na dno. Zygmunt Luksemburski w otoczeniu kilkunastu najznaczniejszych panów i rycerzy również ratował się ucieczką Dunajem. Oba obozowiska krzyżowców dostały się w ręce sułtana.
