Al mediodía la columna de O'Daly se encontró a la vista de los facciosos.
Estaban los realistas en los cerros, escalonados en trincheras, en número de unos dos mil, y en la orilla del Tajuña tenían unos mil hombres con quinientos caballos.
O'Daly dispuso un movimiento de flanco con objeto de envolverlos, y mandó avanzar al regimiento de milicia activa de Bujalance y a las compañías de Guadalajara.
A unos y a otros, al entrar en fuego, se les vió sin ánimos, sin más deseo que hacer como que cumplían.
Los absolutistas, que estaban a orillas del río, se dieron cuenta en seguida de lo que pasaba; cruzaron el puente sobre el Tajuña, a las órdenes del fraile Talarn, avanzaron con rapidez a la bayoneta, y los milicianos y voluntarios de O'Daly, volviendo la espalda, tiraron los fusiles y echaron a correr. Al ver esto, la caballería facciosa salió en persecución de los fugitivos. La infantería realista, saltando de sus trincheras, corrió a envolver al enemigo, se extendió en anfiteatro e hizo un copo de las tropas constitucionales. Estas se entregaron a discreción, y los realistas cogieron prisioneros a un brigadier, a siete jefes, veintisiete oficiales, mil doscientos soldados con sus fusiles, y cinco piezas de artillería con sus carros de municiones.
No quedaron todas las fuerzas de O'Daly prisioneras, porque a media tarde un escuadrón del regimiento de Alcántara, mandado por el coronel Pintado, dió una carga contra los facciosos, rompió el cerco y salió de él. En la carga cayeron heridos a lanzadas Talarn y varios oficiales de Bessieres.
Se hizo de noche y las fuerzas derrotadas pudieron retirarse a Caracena.
A pesar de que O'Daly tenía medios de comunicar lo ocurrido al Empecinado, no lo hizo por despecho, y éste, después de batirse en Caspueñas, se presentaba a las nueve de la noche en Brihuega, pretendiendo entrar en la villa.
Los realistas, desde las fortificaciones, se defendieron y destacaron una columna exploradora, pero no se atrevieron a salir y aceptar la batalla, quizá pensando que la fuerza que les atacaba era mayor.
La noticia de la derrota de Brihuega hizo un efecto desastroso en Madrid. Los masones dijeron que la culpa había sido del Empecinado por no haber secundado a O'Daly; los comuneros, que era de O'Daly, por no haber avisado al Empecinado.