Противник укрепился в лагере вблизи устья Ларги на ее противоположном берегу, ожидая подхода русской армии. План Румянцева был таков. Дивизии генерал-поручика П.Г. Племянникова (около 6 тысяч человек при 25 орудиях) предстояло сковать противника атакой с фронта. Главные же армейские силы должны были нанести мощный удар по правому неприятельскому флангу.

Ночью русские войска, оставив в походном лагере разложенные костры, переправились через Ларгу и построились перед ней в дивизионные каре с артиллерией и кавалерией между ними. Каждое из трех дивизионных каре в сражении действовало самостоятельно. На всякий случай был создан сильный резерв. Сражение началось в 4 часа утра. Под прикрытием огня 7 батарей главные силы румянцевской армии начали обходной маневр.

Хан Каплан-Гирей напрасно посылал против наступавших каре свою огромную конницу. Она наносила удары то во фланг, то в тыл русским каре, но каждый раз отходила с большими для крымчаков потерями. Особенно трудно пришлось дивизии генерала Репнина, наступавшей на левом фланге главных сил. Она порой оказывалась в полном окружении вражеской легкой конницы.

В конце концов, обстрелянная продольным огнем выдвинутой вперед батареи майора Внукова и атакованная кавалерией генерал-поручика Салтыкова и пехотной бригадой генерал-майора А.В. Римского-Корсакова крымская конница отхлынула к своему укрепленному лагерю. В это время на штурм его решительно пошли батальоны Племянникова и в ходе первой же штыковой атаки ворвались в лагерь. Турецкая пехота, не принимая рукопашного боя, первой обратилась в бегство. За ней бежала и крымская конница.

К 12 часам дня сражение на берегах реки Ларга завершилось полной победой русского оружия. Только поспешное отступление позволило туркам и крымской коннице избежать больших потерь. Их потери составили свыше тысячи человек убитыми и до 2 тысяч пленными. Трофеями победителей стала вся артиллерия противника, 8 знамен и огромный обоз. Потери русских войск составили всего 90 человек, настолько ощутимым оказалось их превосходство в умении профессионально сражаться над турецкой пехотой и крымской конницей.