Французы, используя численное превосходство, ворвались в город и заняли его. В город была введена дивизия, и французы готовились атаковать позиции русских, расположившихся в двух километрах за городом. Но, усиленные подошедшими подкреплениями и поддержанные сильным артиллерийским огнем, русские сами перешли в наступление. Завязались жестокие уличные бои. Богарне ввел в бой и третью дивизию, а в полдень к Малоярославцу подошли корпус Даву и гвардия. Кутузов, получив донесение о ходе сражения, послал к Малоярославцу корпус Раевского, части которого с ходу вступили в бой. К 15 часам город был очищен от французов. К месту сражения прибыл Наполеон. Две дивизии корпуса были пущены в новую атаку и снова ворвались в город.
Войска Дохтурова и Раевского отошли и заняли позиции южнее Малоярославца. Во второй половине дня подошли из Тарутина главные силы русской армии и заняли позиции по обе стороны Калужской дороги, преградив путь армии Наполеона. Борьба за город продолжалась, и Кутузов сам отправился на место боя, с целью убедиться в намерениях Наполеона, ибо сражение это в ходе войны было решающим. Или Наполеону удастся выйти в пределы южных губерний, или он должен будет отступать по опустошенной Смоленской дороге. На ночь войска остались на своих позициях. На следующий день казаки Платова встретились у города Медыни с корпусом Понятовского, посланного обходным путем для занятия Калуги. Казаками был перехвачен посыльный с приказанием Понятовскому и начальнику топографического отдела: собрать сведения о старой дороге из Москвы через Боровск, Малоярославец, Медынь на Калугу. Движение корпуса Понятовского было казаками остановлено. 13 октября Наполеон, оценив обстановку, едва не попав в плен казаков, возвратился в Гродно, где было созвано совещание и решено было отступать на Смоленск. У Кутузова тоже не было желания продолжать кровопролитие под Малоярославцем, и, получив сведения от казаков об обходном движении французских частей в Калугу через Медынь, он отвел армию под предлогом лучшим образом действовать на сообщения Наполеона, оставив под Малоярославцем два пехотных и два кавалерийских корпуса под начальством Милорадовича.
Таким образом, сражение при Малоярославце было окончено для обеих сторон отказом от его продолжения. 14 октября Малоярославец был русскими оставлен окончательно, арьергард Милорадовича отошел от него и присоединился к главным силам в Детчино. 14 октября старого стиля началось отступление армии французов в сторону Смоленска. В Москве оставался с небольшими частями Бертье, имевший задачей взорвать Кремль, для чего все здания его были минированы. Когда были получены сведения о решении взорвать Кремль, русские уведомили Бертье, что если решение это будет приведено в исполнение, то все пленные французы будут повешены. В Москву были посланы парламентеры, а затем генерал Винцегероде с адъютантом Меншиковым и несколькими казаками явились в Москву для переговоров с Бертье. Они были арестованы и отправлены в штаб Наполеона. При отходе остатка войск из Москвы последовали страшные взрывы, камни летели в воздух, земля дрожала и небо запылало багровым заревом. Кремлевские башни и стены летели к облакам, и горели дворцы. Генерал Бенкендорф отправил письмо Бертье, извещая, что французы будут отвечать за участь генерала Винцегероде. После оставления последними частями французов Москвы генерал Иловайский, первый, с казаками занял Москву. Многие бочки с порохом, по оплошности французов, не были подожжены. Армия Наполеона, выйдя из Можайска, проходила Бородинское поле, покрытое до 50 000 трупов и остатками пушек, повозок и разбросанной одежды. Стаи птиц клевали трупы. Впечатление для проходивших войск было ужасающее.
Преследование французской армии велось параллельными путями. Главные силы, при которых находился Кутузов, шли параллельно Смоленской дороге; севернее ее в сторону французов шел боковой авангард генерала Милорадовича. Севернее Смоленской дороги и параллельно ей двигался отряд Голенищева-Кутузова-младшего, сжимая части французов с севера. Непосредственное преследование армии Наполеона возложено было на казаков атамана Платова, усиленных небольшими пехотными частями и отрядами партизан. 15 октября французская армия вышла от Можайска на Смоленскую дорогу. К ней присоединился корпус Понятовского и Бертье, оставившего Москву. Казаки Платова, выйдя на Смоленскую дорогу, скоро настигли части французов. Одновременно по приказу Кутузова генерал Карпов с тремя казачьими полками шли на Боровск и граф Орлов-Денисов с 6 полками – на Гжатск.
