Ок. 17 часов дня Вандам атаковал левый фланг русских двумя колоннами. Они прорвали-таки позиции русских, овладели селением Пристен на дороге, захватили русскую батарею, но нарвались на штыковую контратаку батальона Семёновского полка. Семёновцы отбили орудия, и в этот момент два гвардейских кавалерийских полка (лейб-улан и драгуны), увлекаемые Дибичем, без приказа Ермолова стремительно бросились в атаку.
Войска Вандама отступили и больше уже атак не предпринимали. На правом фланге, где овраг мешал манёврам, дело ограничивалось перестрелкой.
К вечеру 29 августа в Теплиц, куда так рвался Вандама, вошли отступающие из-под Дрездена русские войска основной армии Барклая-де-Толли, при которой находились также царь Александр I и прусский король Фридрих-Вильгельм III. К ночи на усиление русского отряда Остермана и Ермолова были переброшены 2-я кирасирская дивизия и части 3-го пехотного корпуса, сменив измотанную боем 1-ю гвардейскую дивизию. Начальство над всеми войсками под Кульмом принял старший в чине генерал от инфантерии М. А. Милорадович.
Тем временем, следовавший за отрядом Остермана прусский корпус генерала Клейста (ок. 35 тыс.) прошёл той же долиной в горах, что и раньше Вандам, оказавшись внезапно как для себя, так и противника в тылу у врага. Вандам даже принял вначале пруссаков за корпус маршала Сен-Сира, который по каким-то причинам отстал. Так получилось, что Вандама, первым ворвавшись в Богемию без поддержки других наполеоновских корпусов, неожиданно оказался в окружении отступающих союзных войск численностью от 50 до 60 тыс., но пока он об этом не подозревал.
Тем временем, руководить сражением было поручено царем командующему прусско-русской частью Богемской армии генералу от инфантерии Барклаю-де-Толли. Сам Александр I с утра наблюдал за возобновившейся битвой с высокой горы близ Теплица.
Утром 30 августа правый фланг генерала Вандама был атакован 3-м корпусом русских. Одновременно его левый фланг обошли австрийские дивизии. В центре против неприятеля сосредоточились до сотни орудий. При их мощной поддержке австрийская дивизия Коллоредо продолжила свое глубокое обходное движение левого фланга противника. Вандам, в свою очередь, безуспешно атаковал левый фланг союзников.
Более того, к полудню в тылу Вандама показался прусский корпус генерала Клейста. Французский командующий принял решение пробиваться назад с боем, бросив всю свою артиллерию. По дороге в гору в колонне по четыре понеслась кавалерийская бригада Корбино. Прусская батарея, шедшая в походном строю, была взята, прислуга частью изрублена, частью ускакала. Затем Корбино налетел на пехоту, смял и её и в результате пробился. А вот остальным частям Вандама проделать это не удалось.
Заметив отступление противника, союзники перешли в общее наступление. Русская кавалерия захватила Пристен, отрезав часть вражеской пехоты.
По разным данным от 8 до 12 тыс. чел. из корпуса Вандама во главе с ним самим сдались в плен. Вся их артиллерия (80 орудий) стала трофеем союзников. По сведениям с французской стороны, значительно преуменьшающим потери, в плен сдалось до 8 тыс. солдат. Сколько полегло на поле боя – осталось «за кадром». Уцелевшие 15-17-20-22 (данные сильно разнятся) тыс. разбежались по лесам и позднее часть из них присоединилась к своей армии.
Русские потери оцениваются в 6—7 тыс., из них 2.8 тыс. в гвардии, причем, в основном в 1-й день сражения. Один только Семёновский полк лишился 900 человек убитыми и ранеными из 1.800 списочного состава, Измайловский полк потерял 551 чел.
Общие потери союзников могли насчитывать до 10 тыс.
Согласно историческому анекдоту процедура сдачи Вандама в плен оказалась неоднозначной. Будто бы Александр I назвал Вандама грабителем и разбойником, а тот в ответ смело возразил в лицо императору: «Я не грабитель и не разбойник, но в любом случае, в истории я не останусь отцеубийцей». Если это так то это был намёк на причастность Александра к убийству отца, императора Павла I!? Так или иначе, но Вандам провёл в плену в России меньше года и был освобождён в 1814 г.
В отечественной историографии кровавое сражение под Кульмом принято считать поворотным в кампании 1813 г. Тем более, что одновременно под Кацбахом потерпел ещё более серьёзное поражение от Блюхера другой французский полководец, маршал Макдональд. Победы союзников не позволили Наполеону развить успех Дрезденского сражения и сохранили готовую распасться коалицию с Австрией.
Нет полной ясности в причинах того, почему корпуса Сен-Сира и Мармона не поддержали Вандама. Есть сведения, что эти маршалы получили соответствующие приказы от Наполеона, остававшегося по причине болезни в Дрездене, слишком поздно, когда благодаря сопротивлению русской гвардии корпус Вандама уже попал в ловушку.
Так или иначе, но Богемия (Чехия) была спасена от вторжения войск Наполеона и развертывания на её территории боевых действий. Царь наградил одного из главных героев Кульма графа Остермана-Толстого орд. Св. Георгия 2-го кл. – наградой полководческого уровня, а прусский король Фридрих-Вильгельм – Большим Железным крестом. Генерал Ермолов заслужил за сражение орден Св. Александра Невского, а от прусского короля – крест Красного орла I-й ст. Командующий русско-прусской армией Барклай-де-Толли получил орден Св. Георгия 1-го класса – самую высокую полководческую награду России.
Нижним чинам гвардейской кавалерии командующий Барклай выдал по три солдатских Георгиевских креста на эскадрон, для награждения тех, «кои по выбору собратий их избраны будут достойными к получению». Царь пожаловал по 2 руб. всем солдатам.
Кроме того, русские гвардейцы, стойко выдержавшие натиск французов 29 августа, были все коллективно награждены специальной наградой прусского короля – Кульмским крестом, или как его именовали, Знаком Отличия Железного креста. Солдаты из простых пехотных полков, сражавшиеся 29 августа вместе с гвардией, крестом удостоены не были. От Железного креста, прусского ордена, Кульмский крест отличался лишь тем, что на нём не было даты и вензеля Фридриха-Вильгельма. К награждению этим крестом было представлено 12.066 человек, но награду смогли получить лишь 7.131 уцелевших (к 1816 г.) воинов.
В Теплице Богемская армия простояла полтора месяца до подхода из Польши свежей русской Польской армии под командованием Беннигсена. Только в октябре собравшаяся с силами Богемская армия союзников смогла двинуться обратно в Саксонию.
В свою очередь после дрезденской победы над Богемской армией союзников Бонапарт был вынужден в начале сентября вновь выступить против Силезской армии Блюхера. Правда, тот тут же отошёл за реку Бобер/Бубр, разрушив мосты. Тем временем Богемская армия провела отвлекающий маневр в сторону Дрездена, заняв Пирну. Наполеон поспешил вернуться назад к Дрездену.
Вынужденный воевать сразу на два фронта Наполеон ушёл в преднамеренную оборону: его войска были измотаны непрерывными, бесплодными для них маршами.
Так, неудачной оказалось попытка войск маршала Нея в очередной раз «сходить» на Берлин.
Дело в том, что через две недели после сражения при Гросберене, когда прусские корпуса генералов Бюлова и Тауенцина отбросили от Берлина к Виттенбергу наполеоновские войска, которыми командовал маршал Удино, французский император повторил попытку захвата Берлина. Он сменил 2 сентября не справившегося с поставленной ему задачей Удино на Нея и дал ему приказ возобновить наступление на столицу Пруссии. В свою очередь, нефартовый Удино вернулся к командованию своим XII-м пех. корпусом в составе этой же самой группировки. Для восстановления ее численности после поражения она была усилена подкреплениями и польской дивизией Домбровского.