在八里桥布阵的清兵，在影影绰绰的目测之中多达2万至3万人，其中很多都是骑兵，他们都被僧格林沁部署在平原上，呈大弧圈阵势，战线约5公里，两翼强固。而在清军阵线的中央，八里桥轴线上，清军依靠八里桥村庄作为坚固的支撑点，村后留有大批装备火炮的步兵为增援。
左翼，柯利诺将军亲率自己所部人马挺进，其中有1个连的工兵、2个连的轻步兵、1个连的炮兵和2个连队的印度锡克骑兵，柯利诺将军的位置居中。而冉曼将军则率部跟在左翼，其中有1个营的轻步兵、引信兵、第12炮兵队和第101战列团。
行进开始后，柯利诺的先头部队稍稍有些脱节，他们的行进速度大大高于左翼部队，于是他们居中的部队成了突出部。僧格林沁似乎很快发现了这一细节，并做出了反应，大队清军马队蜂拥而上，从左翼包抄过来。其时英军尚未赶到，看到这样的情况，柯将军令部队停住，组成空心方阵，架设大炮，准备应战。
清兵首先开火，声势很大，但他们的火枪不能及远，而火炮又缺乏准度，炮弹都飞到柯利诺将军方阵后面去了。紧跟着，清军骑兵成密集队形驰骋而来，直至离法军前沿阵地仅五十来米。这一切全无声息，听不到任何指挥号令，这场面确是令人吃惊和紧张。埃里松吃惊的说道：“一切动向，全由上下左右晃动的旗子示意。好比海上信号那样。”
联军士兵很快开火，他们身边有着很多优秀的下级军官指挥，这些军官大多都是经历过克里米亚战争的老兵。他们作战经验丰富，知道该如何粉碎骑兵的优势，就如同他们对付俄国哥萨克骑兵那样。
霎时间，清军骑兵就遭到了猛烈的火力攻击，一个个应声落马倒地，可后面一队队人马，仍接踵而来。他们人多势众。欲把柯利诺将军率领的法军前哨队淹没。
形势严峻，危险迫在眉睫。在联军军战线周围，响起阵阵粗野的喊叫声。只见敌方战马奔腾而来。四处扬起大片尘土，时而像是要把这些联军士兵团团围个水泄不通，时而像是不停地从他们身上踏将过去。多亏联军炮兵猛烈地轰击，敌阵一片惊慌。柯利诺将军才得以撤退。
柯利诺将军所部的稍稍后撤。让联军阵线出现了松动。清军发现联军阵线上的另一个薄弱环节，即法军柯利诺部和英军萨顿旅之间存在空当。于是，清骑兵蜂拥进入这个空当，想不到萨顿将军指挥的英军早早布下严密的矩阵式空心方阵，当中空隙虽多，但空心方阵成错落状排布，中间的通道是炮兵、步兵轰击的绝好地域，而零散未能成阵型的清军骑兵则无法冲破联军空心方阵的刺刀阵。因此突入的清军骑兵陷入被围困的境地。
但萨顿将军知道此举有些冒险，要是清军加大人力的投入。几个空心方阵也可能最终禁受不住人潮的冲击而溃散，溃散的步兵将会遭到一场中世纪的骑兵追杀，因此战局十分微妙。
在右翼，蒙托邦很想前去救援柯利诺，可是清兵突然也从其右翼包抄过来，他被迫进行反击。右翼的清军马队猛扑过来，竭力把我们团团围住，他们的目的很明确就是牵制住蒙托邦。见联军前卫部队兵少势单，清军骑兵更大胆起来，粗野地喊叫着，剽悍绝伦的鞑靼骑兵俯身策马，将身体藏在战马侧面而不会坠马，以此来躲避枪弹，靠近联军阵线之后便挥舞刀枪，开弓射箭，大耍威风……
已经跟上中路的冉曼将军，接到命令向右翼出击，但清兵也向他冲来，冉曼将军只能停下来还击，很快清军就把他们人数上的优势发挥得淋漓尽致，各条战线上清军都在顽强的攻击着联军的阵线。
德拉格朗热中尉记道：“炮火枪弹像打不倒清兵似的：他们似死而复生，顽强战斗，甚至有时冲到我方大炮前三十来米。不过，我军炮火变得更密集更猛烈，将他们一一打退，四处逃窜……”联军的火炮一直支撑着整个战线，要是没有火炮的火力支援，联军可能早就崩溃了。
柯利诺及其部下，一直顶在前面，清兵接连不断的发动攻势，柯利诺将军甚至率领部下拼了三次刺刀，这才粉碎了对方多次冲锋。
在左路，格兰特将军终于带领一支炮兵部队赶到，他马上下令炮兵开火，减轻法军压力。格兰特率领的这支部队中，还有精锐的英军骑兵，女王龙骑兵！
但女王的龙骑兵没有出击，他们的人数太少，而格兰特带来的炮兵部队中数门阿姆斯特朗重炮则发挥了重要作用，尽管来得晚些，还算及时。联军火炮在精度、射程和威力上完全压制了清军的炮兵，很快清军骑兵遭到现代火炮的密集轰击，溃不成军向后逃去。
看到清军开始逃跑，格兰特马上出动范纳和普罗宾所率的龙骑兵冲杀过去，追击清军骑兵，龙骑兵虽然人少，但追击起来必然有更大的收获。
冉曼旅面对清军炮兵，大显威风，精准的联军炮兵一个接一个的将清军火炮阵位打哑，而清军炮兵的炮弹始终未能准确命中，膛线火炮的优势在此时显露无遗。
最右侧，101战列团遭到清兵强攻，同样是依靠刺刀和膛线火枪的密集攒射，联军守住了阵位，很快法军炮兵猛烈还击，清兵遭到了严重打击，进退维谷。
就在这个时候，后续的联军部队陆续赶到，乘敌阵乱作一团，蒙托邦将军下令全线冲锋。柯利诺所部把清兵赶向八里桥，冉曼所部向前猛攻，普热上校带领101团杀来，准备夺取位于清军阵地核心的村庄。
清军将领摇着军旗，把兵勇集聚于八里桥头。僧格林沁大旗仍旧在桥上高高飘扬。于是，冉曼将军率部朝那里推进。对法军来说，正是在八里桥展现了这场战争“最卓著的功勋”。因为，只要这最后一道障碍越过，就再没有什么可以阻挡向中华帝国都城胜利前进了。
很快，八里桥及其精美大理石雕展现在眼前联军士兵们的眼前，清军已经撤过了八里桥。隔着这座精美的石桥，清帝国精锐之师，依旧士气高昂，要誓死保卫这座桥梁。
柯利诺率部从左侧，穿过掩映静雅墓地的树林，忽然枪声大作，一股清军伏兵向他们开火，联军损失了十几人，但很快他们组织起了有效的反击，而清军似乎缺乏冲锋的勇气，这股清军步兵很快在联军的反击中溃散。
柯利诺将军马上指挥部下离开这片树林，他也怕再次遭到清军的袭击，很快他们就插到了运河岸边。到达运河岸边之后，柯利诺将军马上令炮兵们架好大炮，以对桥斜射，而本茨曼上校则领另一支炮兵对桥纵射，并要第12炮兵连队瞄准敌营设有大口径火炮的阵地。
万炮齐发，响声阵阵，把桥栏杆炸得横飞，对岸敌营和村庄内的火炮阵地很快陷入一片火海，清军炮兵战术落后，反应迟缓，在联军精锐炮兵面前显得是那么的无力与无助，于是清军在火炮轰击之下被打得惨败，而清军炮兵的表现与大沽口的表现大相径庭。此战之后，从被俘清军将官口中得到了答案，清军训练有素的炮兵随着大沽口炮台的陷落而灰飞烟灭，后续替补上来的人手操练不足，因此清军火炮虽然也不少，但没能发挥应有的作用。
战斗还在继续着，柯利诺将军仍头戴那顶大草帽，带领一小队人马，朝八里桥勇猛冲上去，桥头被死伤的兵勇和翻倒的大炮堵住，他们的道路被堵住。
联军士兵们眼睁睁的看着柯利诺将军一个人策马扬鞭飞奔在前，部下无法紧随在后。当他单枪匹马，冲上拱桥高处时，其他士兵才与他会合。当年马拉科夫战役的英雄，今天第一个冒着枪林弹雨冲上桥头，并朝运河对岸挤满敌人的营地挺进，柯利诺将军的英勇鼓舞了在场的所有士兵，法国人上刺刀冲锋，如英国人所赞，“好一场白刃战”。
就这样，八里桥被联军攻占，但清军并没有放弃抵抗，他们在被轰击的营垒之中负隅顽抗。联军工兵在枪林弹雨中冒险清除桥面上的障碍，为后续部队开道，而柯利诺将军则受阻于河对岸的敌营，他们在过了桥之后设立了桥头堡，固守在那里，接应和掩护陆续过桥的联军各部人马。
蒙托邦将军之子夏尔上尉进到一个寺庙，准备安设临时指挥部，不料遭遇迎面射来的子弹，多亏被他的头儿乌斯曼和一排轻步兵营救，才奇迹般幸免于难。后来，第二团一战士讲了这个小故事：蒙托邦与冉曼旅刚过桥，得知儿子险遭不测，便指着其鼻子威胁道：“你要那样，不再带你来了！”儿子回答：“就这个呀，也许你还不如我呢！”
联军继续过河扩大其阵线，清军摇摇欲坠，战役的胜利对于联军来说似乎近在咫尺了，而就在这个时候，清军营垒那边传来了震天的欢呼声，蒙托邦将军举起望远镜望去，只见无数的旗帜和人马出现在视野之内，那些大旗上的汉字他看不懂，杜潘上校看了之后说：“是清国京城的皇帝亲兵赶来了……”