Esztergom ostroma július legeleje óta tartott. Pálffy Miklós és Nádasdy Ferenc a Duna túlpartján lévő Párkányt is bevette, így a török őrség vízi úton nem kaphatott segítséget. Ezért felmentő sereg állt fel Szinánpasazáde Mehmed szerdár vezetésével és körülbelül 15-16.000 főnyi katonaság részvételével. Július 22-én indultak el Budáról és 25-étől folyamatos csatározásokkal próbálták zaklatni a keresztény ostromsereget. Mehmed serege a keresztényekének kb. felét tette ki, így eleinte nem vállalt nyílt ütközetet. Azonban, amikor nyilvánvaló lett, hogy másként nem tudja az ostromlókat elvonni a falaktól, csatát kezdeményezett. A császári vezérnek, Mansfeldnek ugyanakkor ügyelnie kellett arra, hogy ne kerüljön két tűz közé, ezért csapatai egy részét az esztergomi ostromárkokban hagyta, míg a másik felével felvette a küzdelmet Mehmeddel.
A török sereg felállását a következőképpen rekonstruálhatjuk: középen Mehmed vezetésével a janicsárok és egyéb gyalogosok, a balszárnyon a magyarországi vilájetek szpáhi lovassága, míg a jobbszárnyon, a Duna felől Lala Mehmed anatóliai és Oszmán győri pasák csapatai foglaltak helyet. Velük szemben Schwarzenberg csapatai álltak.
A csata délután 4 óra körül kezdődött. A centrumban Pálffy és Nádasdy lovassága támadta meg a janicsárokat, de megállították őket. Ekkor Mansfeld vallon és német lovasokat, olasz és német gyalogosokat vezényelt oda. Mehmed, ahogy korábban a hatvani csatában (1594. május 1.), itt sem viselkedett vezérhez méltóan, hanem lovasságával együtt megfutott. Janicsárjai elestek. A jobbszárnyon előrenyomuló Lala Mehmed pasa seregét a magaslati erődök ágyú- és puskatüze megtizedelte, elesett Oszmán pasa is. Ugyanakkor a várból kitört védők segítették a támadókat, akikkel közösen el tudtak foglalni két sáncot. Végül Schwarzenberg lovassága elkergette onnan őket. A centrum és a balszárny lovassága Buda felé menekült, Lala Mehmed seregének roncsaival a Vízivárosba vette be magát. Ezzel végül is a védők erősítést kaptak, igaz, főleg lovasságot. Körülbelül 3000 török jutott a várba. Mehmed pasa át is vette az irányítást Kara Ali bégtől.
A török felmentő sereg veszteségei nagyok voltak. A 4-5000 fős gyalogságuk szinte mind egy szálig elesett vagy fogságba került. A lovasság nagy része elmenekült. A keresztények kezére kerültek a török ágyúk is. A felmentő sereg vereségét követően a védők még nehezebb helyzetbe kerültek, hiába kaptak komoly erősítést. Egy hónappal később, miután Nádasdy, Pálffy és Schwarzenberg lovasai augusztus 27-én rajtaütéssel szétverték a második felmentő sereget Vörösvárnál, a vár kapitulált.
