Ганнибал заранее отправил тысячу пехотинцев и примерно столько же конных воинов под командованием своего младшего брата Магона в засаду в овраг возле реки, где они терпеливо дожидались дальнейшего развития событий. Семпроний заглотил приманку и приказал солдатам выступить из лагеря. Сначала всадники, а затем и пехотинцы, не имея никакого четкого плана, начали хаотично гоняться за африканцами по равнине. Те же, напротив, четко представляли, что делают, и изобразили паническое отступление, выманивая римлян еще дальше от безопасных стен лагеря. Семпроний, поддавшись эмоциям и предвкушая победу, выступил со всем своим войском к реке.
Римляне не успели даже позавтракать. Под воздействием адреналина, они преследовали африканцев с ложным ощущением скорой победы. До сих пор Семпроний видел врага только бегущим и был уверен в своем триумфе. Но Сципион, вынужденный из-за ранений оставаться в шатре, смотрел на ситуацию иначе и беспокоился за исход сражения. Африканская конница переправилась на дальний берег Треббии, двигаясь с такой скоростью, чтобы римляне не отставали слишком сильно. Но мощный холодный речной поток охладил пыл римлян. Вода вызывала окоченение, хотя и доходила им лишь до груди. Римляне пытались добраться до противоположного берега, но силы уже начали их покидать. Пробежав около километра в своих доспехах, они оказались в студеной воде и теперь, насквозь промокшие, замерзшие, уставшие, голодные, были вынуждены карабкаться на берег и продолжать бороться.
На той стороне реки противника ждал Ганнибал во главе выстроившейся в боевом порядке армии. Африканские всадники прикрывали фланги, а пехота, состоявшая преимущественно из галлов и иберов, развернулась широкой цепью лицом к надвигавшемуся противнику. За ней Ганнибал поставил слонов и самых опытных наемников. Выбравшиеся из реки римляне были измотаны и стали выдыхаться. Заманившая их в воду конница развернулась и обрушилась на фланги легионеров, нанеся тем серьезный ущерб. Вырвавшиеся вперед римские пехотинцы вступили в бой с карфагенской пехотой, и африканская кавалерия напала на противника с тыла. В этот момент выступили слоны, но их атака получилась неоднозначной. Сначала римляне запаниковали, но легковооруженные пехотинцы в авангарде стали бросать копья в глаза животным, обратив их против своих же солдат. Пока испуганные слоны пытались сбежать, римляне стали колоть их копьями пониже хвостов, где кожа мягче и нежнее. Животные безумствовали от боли, некоторые получили смертельные раны и погибли. Видя это, Ганнибал приказал перевести оставшихся слонов на фланги, где в тандеме с конницей их можно было использовать эффективнее.