Intanto la colonna austriaca partita da Oleggio, il cui antiguardo fu visto spuntare ad Olgiate la sera del 23, era in marcia su Varese, forte di quattromila uomini con due batterie e due squadroni, comandata dal tenente maresciallo Urban.
Varese giace in una conca di colline alcuna delle quali vestite di macchie e di boscaglie che formano il suo baluardo. E tramezzo a siffatte colline nella direzione dei quattro punti cardinali corrono altrettante strade principali: ad oriente, quella che dalle falde di Biumo conduce per Malnate, a Olgiate e a Como; a mezzodì, quella che lambendo le pendici di San Pedrino e di Gubiano, va per Gallarate a Tradate a Milano; ad occidente, quella che, traversati i poggi di Masnago e Comerio, mena per Gavirate a Laveno, a settentrione, infine le due strade d'Induno e di Sant'Ambrogio che spaccando le prealpi di Valcuvia e di Valgana, portano al Lago Maggiore ed alla Svizzera. Ora a chi avesse considerata questa topografia, due cose risultavano notabili: la prima, che la strada di Induno e di Valgana si allacciava presso Biumo inferiore, alla strada di Como in guisa da formare con essa un angolo retto; la seconda, che per il poggio di Biumo Superiore s'incamminava nel quadrivio testè descritto, Varese-Sant'Ambrogio-Induno-Como, e con la forte postura ne teneva la chiave e la dominava.
Ciò posto, e per quanto fosse manifesto che l'attacco principale sarebbe venuto dalla via di Como, non era però da trascurarsi, il supposto, assai probabile, che l'Urban avrebbe compiuto un movimento aggirante per la via Induno; nè molto meno era a rigettarsi come improbabile il caso che i corpi incontrati a Gallarate dal De Cristoforis e il presidio di Laveno si muovessero a rincalzare di fianco e alle spalle l'assalto principale, tentando di mettere i garibaldini tra tre fuochi.
Importava dunque guardarsi da tutti i lati, e guardarsi in modo da potere all'evenienza far fronte da ogni parte, senza assottigliare di troppo la propria linea e disseminare le forze; e Garibaldi non titubò. Fissate due linee di difesa, l'una esterna, lungo l'arco Biumo-Giubiano-San Pedrino e l'altra interna rasente gli sbocchi delle principali vie di Varese, occupò coi carabinieri genovesi e un battaglione del terzo Reggimento la Villa Ponti, centro di Biumo Superiore, e vi piantò il suo Quartier Generale; mise a guardia di Biumo Inferiore un battaglione del secondo Reggimento, ed erigendo due barricate, una appoggiata alla Villa Litta Modignani, a custodia della strada d'Induno, l'altra tra la chiesetta di San Cristoforo e la casa Merini, a sbarrare le vie di Como, assicurò su queste posizioni la sua sinistra. Appostò indi un battaglione del primo Reggimento in faccia a Giubiano, e intorno alle alture circostanti di Boscaccio e vi appoggiò il suo centro; collocato tra Villa Pero e la Villa De Cristoforis a San Pedrino, il rimanente del primo Reggimento sotto il comando di Cosenz, e fatta asserragliare anche quella strada, afforzò la sua destra dal lato di Milano; richiamò Bixio da Sant'Andrea, senza tralasciare di far battere da frequenti pattuglie a grande distanza la strada di Laveno, munì di barricate tutti gli sbocchi di Varese e provvedere così alla sua seconda linea; infine prescritte come eventuali linee di ritirata le strade di Induno e Sant'Ambrogio, tutto ispezionato co' suoi occhi, a tutti comunicando la sua intrepidezza e la sua fede, attese di piè fermo il nemico.
E questo non si fece aspettare lungamente, fin dalla sera del 25 gli esploratori l'avevano segnalato a Olgiate. Un breve ma eloquente manifesto del Regio Commissario Emilio Visconti-Venosta che diceva: "Varesini, Voi foste i primi a salutare la bandiera tricolore in Lombardia, Voi sarete i primi a difenderla" vi aveva preparato gli animi ad accoglierlo degnamente e al mattino seguente infatti sullo scoccare delle otto il nemico appariva innanzi a Belforte e il combattimento incominciò.
Dei quattromila uomini che il generale Urban traeva seco, una parte, l'aveva lasciata in riserva a San Salvatore forte posizione tra Binago e Malnate; un altro battaglione di granatieri lo aveva inviato per Casanuova e Cozzone ad eseguire quel movimento aggirante sulla strada d'Induno che Garibaldi aveva preveduto; e cogli altri duemilacinquecento fanti circa, la cavalleria, e quattro pezzi veniva ad assalire direttamente Varese. Impadronitosi del poggetto di Belforte annunziò con alcuni razzi il suo attacco, muovendo simultaneamente contro la sinistra e il centro garibaldino; ma questi non si mossero ed attesero, come Garibaldi aveva ordinato, a mezzo tiro il nemico e con pochi colpi ben assestati l'arrestarono di botto. Ad un secondo e più gagliardo attacco, i garibaldini usarono la medesima tattica. Infatti appena il nemico fu presso la barricata della gran strada di Como, e spuntò al centro sulle alture di Boscaccio, Medici con una brillante carica alla baionetta di fronte, e Cosenz con un abile contrattacco di fianco, con poche forze, ma con grande valore ributtarono l'assalitore fin sotto alle falde di Belforte e lo forzarono a battere in ritirata su tutta la linea.
Garibaldi da Villa Ponti, donde aveva osservato le vicende della pugna, visto che il nemico si ritirava, ordinò che s'inseguisse e scendendo di galoppo sulla strada, si pose egli stesso a capo dell'inseguimento.
Il generale Urban era intanto arrivato a San Salvatore, dove aveva lasciato la sua riserva, e, saputo del rovescio toccato ai suoi, si apparecchiava a sua volta a sostenere l'assalto.
Garibaldi non aveva con sè che un terzo delle sue forze, e quantunque la posizione di San Salvatore fosse fortissima e serrasse la strada come un contrafforte, non esitò ad ordinare l'attacco; occupato il poggetto Raera fronteggiante San Salvatore, e fatto ripiegare Bixio che si era troppo inoltrato, tenne a bada il nemico con vivissimo fuoco di moschetteria, finchè sceso da Cozzone il Medici, spinse ad una carica alla baionetta tutta la sua linea, costringendo gli Austriaci a lasciare a precipizio anche quella seconda posizione e a non arrestarsi più che ad Olgiate.
All'annunzio della vittoria di Varese, l'agitazione patriottica divampò, estendendosi rapidamente. I patrioti di Como fecero sapere a Garibaldi che lo aspettavano frementi nella loro città; che molte pievi del Savio s'erano sollevate, e che alcuni giovani armati si erano impadroniti dei vapori del Lago ed erano passati alla causa Nazionale. Garibaldi promise che avrebbe marciato alla volta di Como, non però col proposito di entrarvi, ma di occupare una buona posizione che gli avesse permesso di dar la mano agli insorti del Lago, e di riassaltare di conserva con loro l'austriaco.