Направлений атаки было несколько. Основной удар нанёс большой полк, атаковавший немецкий клин в лоб, конные дружины ударили немцам во фланги, образовав брешь между немцами и чудью, другие конные отряды в лоб атаковали чудь. «Те, которые находились в войске братьев-рыцарей, были окружены… Братья-рыцари упорно сопротивлялись… но их там одолели». Хотя, вероятно, часть чудинов попала вместе с ливонскими рыцарями, сержантами и оруженосцами в окружение, основная масса орденских союзников «даша плеща», то есть сразу же бросилась бежать, увидев атакующую конницу под княжескими знамёнами. Вероятно, только в этот момент немцам стало ясно, что они имеют дело не с обычным ополчением, а с профессиональными дружинами русских князей. Воодушевления им это не добавило: вслед за чудью «удалились с поля боя» и отряд Дерптского епископа, скорее всего так и не вступив в бой, памятуя прежние поражения от княжеских дружин.
Русские знамёна и музыкальные инструменты
Окружённые со всех сторон превосходящим неприятелем, не ожидая помощи, не имея возможности перестроиться, тевтонским орденским рыцарям и кнехтам оставалось только погибнуть или сдаться.
...«И бысть ту сеча зла и велика немцам и чюди, и бо бе труск от копии ломленниа, и звук от мечнаго сечениа, якоже озеру помрзшу двигнутись, и не бе видети деду, покры бо ся кровию».
Очевидно, кому-то всё же удалось пробиться из окружения, однако лучшие силы орденского отряда остались в кольце и были частью перебиты, частью попали в плен. В то время когда одна часть русского войска всё плотнее сжимала в кольце остатки тевтонского отряда, другая бросилась преследовать отступающих в панике чудь и дерптцев: «и даша ратнии плещи свои, и сечяхуть их гоняши, яко по аеру, и не бе им камо утечи; и биша их семь вёрст по леду, до Суболичского берега». Часть бежавших немцев попала на тонкий лёд («сиговицу») на Тёплом озере, и «вода потопи немногая», как сообщает Софийская первая летопись.
По Новгородской Первой летописи в плен к русским попало 50 немцев, а на поле битвы пало 400 человек, а «чюди паде бещисла». В то же время «Рифмованная хроника» сообщает, что в битве погибло 20 рыцарей и 6 попало в плен. Такое на первый взгляд несоответствие вполне объяснимо: для русских не слишком хорошо понимали разницу между рыцарями, кнехтами, сержантами и оруженосцами, разницы не было никакой, так как орденские рыцари в отличие от светских одежду носили из грубых тканей, и от простых воинов их отличало лишь качественное вооружение. Тогда как у русских дружинников знатного воина от простого отличало дорогая одежда, и богатство доспеха и снаряжения. Скорее всего, общее число немецких потерь, победители подсчитали по наличию крестов, как на щитах, что у сержантов, что у рыцарей крест был четырех-лучевой, так и на коттах, хотя у сержантов он был трехлучевой. Но внешне они сильно отличались то чуди по экипировке и вооружению. Гибель и пленение такого количества профессиональных бойцов по европейским меркам считалось тяжёлом поражением, граничащим с катастрофой. Потери с нашей стороны вряд ли смогли превысить потери врага. В общей сложности бой, от первого столкновения до разгрома головы клина, мог продолжаться не более часа. Плюс, время потраченное на преследование и подавление сопротивления отступающего противника, а потом ещё и возвращение на исходные позиции, ещё набегает три-четыре часа. В апреле светлеет поздно, а темнеет рано, и если взять за основу то, что немцы вступили на лёд Чудского озера в 9 часов утра, если не позже, до позиций русских они шли 2 часа, бой продолжался 1 час, преследование – 2 часа, возвращение, ещё 2 часа, то посути, всё закончилось к часам 4–5 вечера, когда начало темнеть. Ночное преследование Александр организовывать не стал, скорее всего результат сражения превзошёл все ожидания, а рисковать дружинами отца он не хотел.