В ночь с 19 на 20 июля Багратион узнал, что отряд французов в 25 тысяч человек занял Могилев. Уйти без боя второй раз не получилось. Тогда Багратион дал генералу Раевскому отряд в 15 тысяч человек и приказал ему «отыскать неприятеля» — атаковать Могилев и попытаться вырваться из окружения. Остальные части Второй Западной армии в это время отходили к Новому Быхову, чтобы переправиться через Днепр южнее Могилева.

Утром 11 (23) июля войска Раевского атаковали французов.

Позиция Даву упиралась левым флангом в Днепр, а с фронта и правого фланга ее прикрывал ручей. Кроме того, перед фронтом стояли деревни Фатова и Салтановка. Ручей возле этих деревень образовывал запруды, пройти через которые можно было только по узкой плотине. Мост через ручей у деревни Салтановка по приказу Даву был завален.

В первой линии русских войск стояли 6-й и 42-й егерские полки. Остальная часть корпуса Раевского находилась за ними. На правом фланге, напротив Салтановки, располагалась 12-я пехотная дивизия, а на левом фланге, напротив Фатовой, — 26-я пехотная дивизия Паскевича.

Сражение началось с атаки 6-го и 42-го егерских полков. Им удалось оттеснить передовые части французов за плотину, но саму плотину взять они не смогли. Французская артиллерия, стоявшая на высотах за оврагом, обстреливала подходы к плотине и наносила русским войскам большие потери. Кроме того, дома в деревнях также были превращены в укрепленные пункты.

Около полудня к месту боя подошел маршал Даву с новыми подкреплениями. 12-я пехотная дивизия попыталась выбить врага из деревни Салтановки, но атака была отбита. Тем временем на левом фланге 26-я пехотная дивизия смогла у деревни Фатова прорваться на противоположный берег ручья, но была выбита подошедшим французским резервом. Раевский снова приказал 12-й пехотной дивизии атаковать узкий мост у Салтановки, где разгорелся ожесточенный бой. Чтобы отвлечь часть врага, 26-я пехотная дивизия Паскевича начала обходить позиции французов слева, по лесным тропам. Паскевичу удалось с боем выйти из леса и занять деревню Фатово, но французская пехота пошла в штыковую атаку и заставила русских отступить. Обе стороны провели несколько атак и контратак, но ручей на окраине леса по-прежнему разделял противников.

Видя, что усилия Паскевича не приносят успеха, Раевский тремя полками начал фронтальную атаку на Салтановку. Егеря 6-го и 42-го полков в рассыпном строю прикрывали наступление Смоленского пехотного полка на плотину. Батальон 85-го линейного полка французов контратаковал Смоленский полк. На подступах к плотине снова началось кровопролитное сражение. В решающий момент Раевский лично повел колонну Смоленского пехотного полка и отбросил французов за ручей. Сохранилось предание, что в этой атаке впереди солдат вместе с Раевским шли двое его юных сыновей, но сам генерал это отрицал.