После схватки легких передовых отрядов завязался бой главных сил, почти одновременно на всех пунктах. Легионы стремительно пошли в атаку и прежде всего натолкнулись на цепь из кельтов и испанцев. Обороняясь и сохраняя порядок, цепь стала поддаваться назад, задерживаясь по краям и прогибаясь в центре. Невольно применяясь к линии фронта, ряды римлян с флангов стали подаваться к центру, а в то же время начали развертываться обе фланговые колонны африканцев. Тогда первоначально выпуклая линия карфагенян стала превращаться в вогнутую.
Заходя вправо и влево, обе фланговые колонны поворачивали фронт против римской пехоты, угрожая ей по всей глубине до задних рядов. Плотность строя, теснота пространства и недостаток самостоятельности манипул легиона лишали римлян возможности перестроением на флангах предупредить начавшийся обход. Но, чтобы он закончился успешно, центр должен был держаться до последней крайности. Неся потери и отбиваясь от наступавших римлян, он держался. Здесь стоял Ганнибал. Но все зависело от конницы; для полного охвата римлян пехоты было слишком мало. Эту последнюю задачу и выполнил начальник тяжелой конницы, герой того дня, Гасдрубал. Стремительной атакой сбив римскую конницу в самом начале битвы, он повернул позади неприятельской пехоты ушедшей вперед, и, проскакав к противоположному краю поля, поддержал нумидийцев, сражавшихся с конницей союзников. Кавалерийский бой был решен, и Гасдрубал обрушился на тыл римской пехоты. Её охват со всех сторон был выполнен раньше, чем легионеры в центре успели порвать линию испанцев. Задние ряды римлян пришли в смятение, которое парализовало также действие передних. Их натиск остановился, а испанцы и кельты, в свою очередь, перешли в наступление.
Римляне стали сбиваться к середине занятого их массой пространства. Стоявшие внутри были бессильны подать помощь отбивавшимся по внешней линии окружения. Теперь число и плотность строя не помогали, наоборот, мешали и губили. Римская армия все более превращалась в беспорядочную кучу людей, куда без промаха летели копья, стрелы и камни, в то время как сжимавшееся кругом кольцо врагов без сопротивления рубило их наружные, совершенно расстроенные отряды. Когда на землю, наконец, спустилась ночь семьдесят тысяч трупов покрывали поле сражения; среди убитых находились Эмилий Павел, проконсулы Регул и Сервилий, легаты и трибуны легионов, восемьдесят сенаторов.
Великолепный смолоду Ганнибал прекрасно знал, что для его очаровательно богатой военно-торговой республики не составит труда выставить для войны хоть стотысячную армию. Он видел, что Карфаген специально щадит жизни собственных граждан и предпочитает нанимать в войско иноплеменников, заодно устанавливая через них торговые отношения с близкими и далекими народами.