Польский король мог выставить против союзников не больше полутора тысяч солдат. Поставленный над ними командиром Яков Потоцкий просил короля дать ему больше бойцов; не получив требуемого, он отказался от начальствования и посоветовал Сигизмунду назначить командующим гетмана Жолкевского. Полководец был стар — шестьдесят четыре года и хром — последствия давнего ранения, но крепок верой и отважен духом. Объявив набор, он сформировал два пехотных полка, прибавил к ним две роты солдат и две тысячи казаков, с которыми и выступил в поход, увеличивая по дороге численность армии за счёт мародёров. На подходе к Цареву-Займищу он имел в своем распоряжении около десяти тысяч пехоты и конницы. Союзная армия отстояла от Жолкевского на расстоянии тридцати вёрст, в деревне Клушино.
Положение гетмана выглядит отчаянным, враг многократно превосходит поляков в живой силе. К тому же, за спиной Жолкевского Царево-Займище — царские воеводы Елецкий и Валуев сидят в крепости и открывать неприятелю ворота не собираются. Тогда гетман решается на рискованный шаг — оставив перед крепостью всю пехоту, казаков и меньшую часть кавалерии, он, взяв шесть с лишним тысяч гусар и две пушки-фальконета, ночью бросается к русским позициям, намереваясь атаковать противника. В лесу пушки застревают, конница прибывает к месту на рассвете, в зыбкой мгле начинающего дня поляки различают высокие изгороди, которыми русские оборонили себя от кавалерийской угрозы. Жолкевский подает сигнал — гусары наступают.
Внезапность нападения вызвала в русском стане переполох. Поляки стеснили русскую армию; шведские наемники Делагарди выстроились шпалерами за изгородями и наносили оттуда гусарам значительный урон, успешно сдерживая их натиск. Жолкевский шлёт кавалерию штурмовать изгороди. Гусары атакуют раз за разом, но безуспешно. Напор их ослабевает и силы тают.
Стойкость наёмников даёт русским время на перегруппировку. Собравшись вокруг Димитрия Ивановича, они встают под защиту гуляй-города, выискивая подходящего момента для контрнаступления. В разгар боя к полякам наконец-то доставляют злосчастные пушки — под их обстрелом наёмники очищают изгороди.
Отступив с поля, они предают союзника. Шуйский задолжал им денег ввиду отсутствия в казне средств. Он расплачивался со шведами сукном и мехами. Накануне битвы деньги для оплаты нашлись (Шуйскому пришлось обобрать ризницу Троице-Сергиевой лавры), но командующий наёмниками генерал Делагарди распорядился выдать солдатам задержанную плату после битвы, чтобы доля убитых комбатантов была разделена между их начальниками. Не получив обещанного им жалованья, наёмники начали переходить на сторону поляков. Сражение было проиграно московитами вчистую.