До початку жовтня 1813 р. союзники звільнили від французьких військ Прусське королівство і значну частину Саксонії. Потім було вирішено об’єднати сили в околицях Лейпцига і нанести Наполеону нищівного удару. Однак Наполеон сам прибув до 1 жовтня в Лейпциг разом з гвардією і наказав маршалам слідувати зі своїми корпусами до міста.
Корпус Нея розташувався на північній околиці між Маккерном і Ведерицем, корпус Понятовського — на правому фланзі. Центр французької позиції у сіл Вахау і Либертвольквиц зайняли корпусу Віктора і Лористона, а лівіше, у Гольцгаузена, встав корпус Макдональда. У другій лінії було поставлено кавалерія під загальним командуванням Мюрата.
Корпус маршала Ожеро і гвардія склали головний резерв. Всього у Наполеона було близько 170 000 чоловік при 720 знаряддях. 2 жовтня Головна армія під командуванням Шварценберга підійшла до Лейпцигу. Спочатку чисельність її була близько 150 000 осіб при 580 знаряддях. Очікувалося прибуття Силезької армії Блюхера (55 000 чол.), Північної армії Карла-Юхана (40 000 чол.) і Резервної армії Беннигсена (45 000 чол.). Для з’ясування намірів Наполеона і чисельності його військ Вітгенштейн 2 жовтня провів розвідку боєм у Вахау.
Бій тривав з ранку до середини дня і коштував обом сторонам до тисячі убитих і поранених, але вдалося розвідати, що головні сили Наполеона зосереджені в центрі. В Головній квартирі Богемської армії було вирішено 4 росіян і 2 прусських корпусу — близько 84 000 чоловік — розташувати в центрі, доручивши загальне командування Барклаю де Толлі. На лівий фланг були поставлені 2 австрійських корпусу (близько 30 000 чол.), а на правий — російські та пруські кавалерійські загони і козаки Платова. В резерв увійшли: гвардія, кирасиры і гренадери, австрійські та прусські частини — всього близько 30 000 чоловік.
Бій почався вранці 4 жовтня настанням першої лінії російських полків в центрі, і після запеклого бою французи були вибиті з Вахау, Либертвольквица і Маркклеберга, а австрійські корпусу зайняли на лівому фланзі селища Гросс-Чохер і Делиц. Однак противник до 11 години повернув захоплені пункти. Наполеон наказав посилити натиск, і маршал Мюрат рушив у наступ кавалерійські частини, які атакували ослаблені боєм у Вахау полки корпусу Е. Вюртембергского.
Французькі кирасиры розтрощили російську піхоту і захопили 30 гармат. Під удар ворога потрапила і підходить до місця бою російська гвардійська кіннота. Лейб-гвардії Козачий полк генерал-майора Орлова-Денисова кинувся у фланг французької кавалерії, змішав її і змусив відступити, чим врятував центр позиції союзників від прориву.
5 жовтня до південної групи військ приєднався 15-тисячний австрійський корпус генерала В. М. Коллоредо, а ввечері стала прибувати Резервна армія Беннигсена, яка була розташована на правому фланзі між селищами Кляйн-Пезна і Зоммерфельд.
До військ маршала Нея підійшов корпус генерала Реньє чисельністю 15 000 чоловік і зайняв позицію біля селища Шенефельд. Разом з ним прибула піхотна дивізія з корпусу генерала Сугама. Блюхер вирішив відтіснити цю дивізію до Гальським передмістю і наказав генералу Ф. Ст. Остен-Сакену атакувати супротивника, але на допомогу французькій піхоті підійшла кіннота генерала Аррігі. Проти неї Остен-Сакен направив гусарську дивізію генерала В. В. Васильчикова. Французи втратили в цей день до 400 осіб та 5 гармат, втрати росіян склали близько 200 осіб.
Вранці 6 жовтня союзники розпочали канонаду по всій 436 лінії, а потім Барклай де Толлі наказав атакувати центр французької позиції у Вахау і Либертвольквиц. Австрійські корпусу, що стояли на лівому фланзі, кинулися до переправ у Делица і Конневица.
Після запеклого бою російські та пруські війська зломили опір противника в центрі і просунулися до Пробстгейде. Були зайняті і переправи на лівому фланзі. На правому фланзі війська Беннигсена атакували ворога і зайняли селища Хольцгаузен і Цвейнаундорф. На північній стороні Блюхер вирішив оволодіти селищем Шенефельд, в якому кам’яні будинки й церква за огорожею були перетворені французами в опорні пункти.
Війська Ланжерона двічі проводили атаку на Шенефельд і вибивали з нього противника, але Нею надсилав підкріплення, і росіяни знову відходили, несучи втрати. Шведський принц Карл-Юхан направив Ланжерону на допомогу шведські і прусські батареї і англійську ракетну роту. Зав’язалася артилерійська дуель, від якої загорілися будинки і церкви в Шенефельд. Ланжерон в третій раз атакував селище, але підійшла друга дивізія з корпусу Сугама, яка вступила в бій з російської піхотою в районі кладовища.
Полиці Ланжерона були підтримані частинами з корпусу Винценгероде, і супротивник був відкинутий від Шенефельда. Бій тривав до настання темряви. Втрати французів досягли 20 000 чоловік і приблизно стільки ж втратили союзники.
Вранці 7 жовтня бій відновився. Незабаром рішучою атакою Барклай де Толлі подолав опір французьких військ у Пробстгейде і відкинув ворога до пояса міських оборонних укріплень. Війська Беннигсена відтіснили решту частини корпусу Макдональда до Дрезденським воротах. На лівому фланзі австрійські корпусу, зламавши опір військ Понятовського, просунулися до Цвиккауских воріт. На північній стороні війська Силезької армії вибили противника з Пфаффендорфа і стали обстрілювати зміцнення у Галльських воріт, а передові частини Північної армії відкинули війська Сугама і Реньє до Торгаусским воротах.
Французи намагалися оборонятися на міських укріпленнях, але союзники відкрили сильний артилерійський вогонь і змусили супротивника відійти за лінію укріплень в місто. До полудня союзні армії підступили до Лейпцигу. Корпус Ланжерона штурмував Галльські ворота, а полиці Остен-Сакена зайняли передмістя у Торгаусских воріт. Війська Беннигсена взяли штурмом Дрезденські ворота, у той час як австрійські корпусу проникли в місто по правому березі Плейссы і відкинули французів від міської стіни всередину міста.
З раннього ранку з Лейпцига по мостах через річки Ельстер і Плейссе у Ранштета спішно йшли французи, виводячи артилерію, обози і транспорти з пораненими. У місті ар’єргардні частини намагалися затримати союзників, але в запеклих вуличних боях союзники поступово витісняли ворога з Лейпцига. Між тим, випадково був підірваний самий великий міст у Ранштета, і французи цілими групами стали кидатися в Ельстер або здаватися в полон.
До 5 години дня союзники зайняли Лейпциг, з якого Наполеон встиг відвести 100-тисячну армію. За 3 дні боїв під Лейпцигом французи втратили лише вбитими близько 20 000 чоловік. У полон було взято корпусні начальники Лорістон і Реньє, 20 дивізійних і бригадних генералів, близько 40 000 офіцерів і солдатів, включаючи 20 000 поранених, які перебували в лейпцизьких лікарнях і лазаретах. Трофеї склали 325 знарядь, 900 зарядних ящиків, 100 000 рушниць і безліч обозів. Втрати союзників також були великі — до 54000 чоловік убитих, поранених та зниклих безвісти. З них 22 600 росіян, 16 400 пруссаків, 14 500 австрійців і 300 шведів.
Після Лейпцизької битви, названого Битвою народів, наполеонівська армія вже не змогла оправитися, і до початку січня 1814 р. армії союзників переправилися через Рейн і вторглися в межі Франції.