面对土军的优势兵力，鲁缅采夫决定采取先发制人的行动。他从格列恰尼方面拨出一支约1.1万人的部队用来牵制后方威胁日甚的位于亚尔普格湖地区的鞑靼军队，以消除后顾之忧，全力应付眼前的土耳其军队。但如此一来，集中全部兵力则变得不再拥有可能性，其主力部队的兵力不超过2.7万步兵，6千骑兵和118门火炮。（按：这里的说法并不一致，多数资料只能表明俄军可能拥有军队17，000至35-40，000人左右。）在数量上，俄军明显居于劣势，却有积极的作战要求，觅求一举瓦解土军的契机。

当然，土耳其的总帅也并非对自己新阵地的弱势毫无察觉，宰相哈利勒·巴夏打算用人造工事来弥补左翼的空缺。当天夜里，土军就挖了4道战壕，于前还挖了5个大土坑，但侧翼修建工事的计划却因为俄军的主动进攻而未能完全实现。

鲁缅采夫制定了作战计划，其计划非常简单，主攻思想非常明确：决定战斗进程的是主力部队在主要方向上的打击，其余的行动起辅助作用；主力进攻方向指向土军左翼，部署鲍尔的先遣队、普列缅尼科夫和奥里茨的师；普列宁的先头部队和布柳斯的师则在同时攻击土军右翼，并在必要之时，支援左翼进攻；萨尔特科夫和多尔戈鲁科夫指挥的重骑兵(约3500人)和梅利西诺指挥的炮兵旅组成预备队。以较为偏激的说法而言，在鲁缅采夫指挥下的2.7万人中，用于攻击土军左翼的部队就达到了1.9至2万人，占全军兵力的2/3以上。

7月21日夜里两点，俄军分成5个部分从格列恰尼兵营出发向土军展开攻势。每个战斗群编为一个师方阵。骑兵配置在各方阵之间和方阵之后，所有方阵都受领了战斗任务和独立行动方向--当然这种疏开战斗队形，是有利于其击退土军骑兵的反冲击的。接着俄军开始登上通往敌营的山脊，于5时左右靠近特拉扬土城，在编好战斗序列后立刻向敌军发起攻击。土军以密集的步枪和炮火给予还击。

布柳斯与普列宁的军队一度退却了欲进行反冲锋的土耳其骑兵，但土军依仗工事的猛烈火力的掩护，以一支强有力的骑兵迂回俄军侧翼，并包围了布柳斯与普列宁的方阵。与此同时，进入特拉扬土城的土军以之为掩体，用步枪射击与人数上的优势包围了奥里茨的方阵。

此时的形势对于俄军而言是非常不利的。鲁缅采夫果断调集了预备队，从洼地入口处向土军发动攻击。另外，鲁缅采夫还下令炮兵向这个方向移动，准备集中火力炮击土耳其骑兵。

土军骑兵的数次冲击（清晨6至8时左右）对于布柳斯与普列宁的部队而言是具有很大威胁的。为了更好地组织起防线，炮兵被编入了步兵方阵里，其侧面与背后都有步兵的掩护--换而言之，他们组成了一个个营级的小方阵。俄军成功地击退了土军的突击，肃清了突入布柳斯方阵后方的土军骑兵后，抵近土军兵营。到早晨8点左右，俄军主力和此前被隔断了的布柳斯、普列宁和奥里茨师之间的联系得到了恢复，俄军转入进攻。

与此同时，鲍尔部队的沃伦佐夫格列那结尔营好不容易穿过洼地冲着土军防护极差的左翼纵深开火，策应了普列缅尼科夫和奥里茨的行动。鲍尔的其余部队跟着沃伦佐夫营前进。而布柳斯也向土耳其人右翼展开攻击，至于成功渗入敌人后方的列普宁也以猛烈炮火开始轰击敌方。普列缅尼科夫方面则重建士气，连同后援部队很快击退了土耳其帝国精兵的反冲击，并将土军赶回出发地点。之后，俄军对土军筑垒兵营发起总攻击。

战斗从凌晨5点持续到了9点半。军队的疲劳度都达到了极限，土耳其军队遭到巨大损失。正面和后方均被俄军突破，在为俄军留下了营房连同140门完好的大炮后，沿着卡古尔河河谷向多瑙河方向撤退。俄军步兵追赶土军达4俄里之久。而克里木鞑靼人的军队在土军溃逃之后无心恋战，向阿克尔曼(按：别尔哥罗德-德涅斯特罗夫斯基)退去。土军在此役中损失极大，但在撤退中则遭受了更大的损失：当土军打算用3条船渡过多瑙河时，鲍尔的军团赶到，并再次击败土军，获得了大量的物质装备。此役土军被打死和俘虏约2万人，损失火炮130门；俄军损失约1500人。

俄军在卡古尔河交战中的胜利为自己打开了通往多瑙河的道路。卡古尔河交战，是以少胜多的杰出范例。俄军显示了高超的军事艺术和高昂的士气。鲁缅采夫所运用的方阵式的疏开战斗队形，既能独立作战，又能相互协同动作；军队在战场上巧妙地实施机动；战斗关键时刻集中炮兵和预备队于主要方向；善于对敌实施有组织的追击等都有助于俄军的胜利。