На рассвете 19 (31) июля началось сражение, которое историки считают первой бесспорной победой русской армии в войне 1812 года. Витгенштейн расставил свои войска так, чтобы удобно было наступать. У деревни Якубово стояла первая линия — вся 5-я пехотная дивизия, 25-й и 26-й егерские полки 14-й пехотной дивизии, а также батарейные роты № 5 и № 14. Пехотные полки 14-й пехотной дивизии, вся кавалерия и четыре артиллерийские роты расположились сзади, у деревни Ольхова, потому что лесистая местность не позволяла поставить их прямо за первой линией.

Бой начался артиллерийской перестрелкой. Во время нее 23-й егерский полк 5-й пехотной дивизии попытался атаковать центр французской позиции у деревни Якубово, но безуспешно. В ответ Удино дважды атаковал оба фланга русских, но эти атаки тоже провалились. Тогда Витгенштейн начал общее наступление, введя в бой войска, стоявшие у Ольховки. Тем временем Пермский и Могилевский пехотные полки из 5-й пехотной дивизии пошли в штыковую атаку на правый фланг французов. После жестокой рукопашной схватки русским удалось отбросить французов из деревни за реку Нищу.

Чтобы довершить победу, корпусу Витгенштейна нужно было перейти реку Нищу и выбить французов из местечка Клястицы. Но переправа через реку находилась под сильным огнем французской артиллерии. Пока саперы строили временные мосты, отряд Кульнева с двумя легкими орудиями нашел неподалеку брод и начал преследовать врага. В это время егеря и Павловский гренадерский полк перешли по горящему мосту через реку и ворвались в деревню Клястицы. Войска маршала Удино, преследуемые отрядом Кульнева, были вынуждены отступить к деревне Сивошино. Кульнев остановил преследование только в десяти верстах от Клястиц.

Лишь на следующий день в бою у деревни Боярщина французам удалось остановить погоню. В этом бою погиб генерал-майор Кульнев — первый русский генерал, павший в войне 1812 года.

Сражение под Клястицами стало первой победой русских в войне 1812 года. Маршал Удино был вынужден отступить за Западную Двину. Наступление французов на Петербург провалилось. Более того, этот второстепенный для Наполеона участок фронта на время стал для него важным. Серьезно опасаясь действий корпуса Витгенштейна на своих путях снабжения, Наполеон ослабил главную группировку своих войск, отправив корпус генерала Сен-Сира на помощь Удино. И сделал это как раз в тот момент, когда ему, наоборот, нужно было усиливать основные силы.

Война затягивалась. События последних дней заставили Наполеона сделать паузу и изменить свои планы. Багратион ушел от ловушки Даву и отошел к Смоленску, французам не удалось задержать армию Барклая под Витебском, а теперь еще и войска Удино потерпели поражение. Для «Великой армии» война принимала затяжной характер, и поражение под Клястицами стало для Наполеона очередным тому подтверждением.