Il 2 novembre con un ordine del giorno veniva stabilito l'ordine di marcia per la via di Tivoli. Si doveva partire da Monterotondo nelle prime ore del mattino del 3; invece, per non si sa qual contrattempo, s'incominciò la marcia verso le ore 12.
Si erano dal Generale ordinati corpi di esploratori, di avanguardia e fiancheggiatori.
Le posizioni di Palombara, Sant'Angelo, Monticelli erano state occupate da tre battaglioni comandati dal colonnello Paggi, si era quindi tranquilli contro ogni sorpresa; ma non fu così.
Appena oltrepassata Mentana l'avanguardia veniva attaccata dai soldati pontifici.
Da un bosco che si trova a destra della strada che da Mentana va a Tivoli, era incominciato il primo attacco contro un piccolo reparto dei nostri che precedeva la colonna in marcia. Menotti accorse con tre o quattro ufficiali del suo stato maggiore e il suo capo guida Augusto Lorenzini, per riconoscere il nemico, ma non si potè accertate che di una cosa, e cioè che il bosco era fortemente occupato—si sperò che fosse una ricognizione di non grande importanza e Menotti ordinava a Stallo di avanzare col suo battaglione, d'occupare i punti più elevati a destra e sinistra della strada, spingendo le catene per sloggiare il nemico. Intanto sopraggiungevano i battaglioni di Burlando, di Missori, di Mayer che cogli uomini di Stallo si spiegarono a destra per sostenere l'urto delle forze papaline, mentre Menotti pensava alla difesa del centro e della sinistra.
Ben presto si potè constatare che si aveva di fronte tutto intero l'esercito pontificio e Garibaldi spiegava immediatamente le sue forze indicando a ciascuna colonna la posizione da occupare e ordinando un simultaneo contrattacco che fu spinto con bravura e sostenuto gagliardamente contro forze assai superiori per oltre due ore. Ma verso le 3 pom. soprafatti da nuove forze, contrastando palmo a palmo il terreno, i garibaldini furono costretti di abbandonare i pagliai ed indietreggiare fin sotto le case di Mentana.
In quel punto i tiri rapidi e ben aggiustati dei nostri, appostati nelle case che avevano occupato per ordine del generale, e quello dei due cannoni che Garibaldi stesso aveva fatto piazzare in eccellente posizione, arrestano la foga del nemico.
La presenza del generale Garibaldi accompagnato da Fabrizi, da Menotti, da Canzio, da Mario, da Guerzoni e da altri, infonde nuovo ardire nei nostri; il generale ordina la carica alla baionetta—un urrà di gioia saluta il comando—e la carica fu generale, splendida pel risultato. Il nemico abbandona le posizioni, i nostri riacquistano le loro e si procede all'assalto di Villa Santucci, certi ormai della vittoria.
Ma vinti i papalini, altro nemico sconosciuto, fin allora rimasto invisibile, giungeva in quel punto, fresco di combattimento a rimpiazzare i vinti, venendo a fulminare di fianco con fuoco di fila mai interrotto i trafelati garibaldini.
Grandi masse nere si avanzavano intente ad impadronirsi dei dossi delle colline di sinistra coll'obiettivo evidente di tagliare la ritirata su Monterotondo. I bravi garibaldini sparavano le loro ultime cartucce; ma era fuoco sprecato, perchè le nostre palle non arrivavano neppure alla metà della lunga linea percorsa dal nuovo nemico.