Francesco Ferrucci, avendo finalmente ricuperate le forze, prese tutte le convenienti misure per la sicurezza di Pisa; in pari tempo si provvide d'artiglieria, di fuochi artificiali, e di tutto quanto poteva dare alla sua piccola armata maggiore fiducia in se medesima; indi si pose in cammino la notte del 30 luglio, tre ore dopo il tramontare del sole, con un'armata di tre mila pedoni e di quattro in cinquecento cavalli. Uscì di Pisa per la porta di Lucca, ed attraversando tutto lo stato lucchese tentò da prima di entrare nel piano di Pescia pel ponte di Squarcia Boccone; ma perchè vi trovò qualche resistenza, penetrò nelle montagne lucchesi, e si accampò la prima notte a Medicina; indi passò la seguente a Calamecca nelle montagne di Pistoja. Sperava di ragunare in questa provincia tutta la fazione dei Cancellieri, i quali erano ben affetti alla repubblica, e, dopo avere ingrossata la sua armata con bande d'insorgenti, d'impadronirsi di Pistoja, ove potrebbe adunare i magazzini che destinava a vittovagliare Firenze. Ma i partigiani dei Cancellieri, ch'egli trovò a Calamecca, volendo approfittare del di lui arrivo per vendicarsi del partito nemico de' Panciatichi, lo traviarono dalla strada che avrebbe dovuto tenere, e lo condussero a San Marcello, ove signoreggiavano i Panciatichi. Infatti il Ferrucci prese questa terra, la saccheggiò, e la bruciò, perdendo in tal modo un tempo prezioso. Una dirotta pioggia gli fece inoltre differire alcune ore la partenza; egli condusse poi la sua armata a Gavinana, castello spettante alla fazione dei Cancellieri, lontano quattro miglia da San Marcello ed otto dalla città di Pistoja[73].
Ma qualunque stata fosse la rapidità del Ferrucci e l'accortezza della sua marcia, che, girando la metà de' confini toscani, lo conduceva in soccorso di Firenze per la parte più opposta a quella ond'era partito, egli era quasi circondato da tutte le bande. Fabrizio Maramaldo trovavasi sulla di lui manca, e lo aveva sempre seguito senza tentare di venire alle mani. Alessandro Vitelli stava alla destra col corpo dei Bisogni spagnuoli, che poc'anzi si erano ammutinati e ritirati ad Alto Pascio, di dove egli aveali ricondotti all'ubbidienza colla speranza di una battaglia. Il Bracciolini lo seguitava con un migliaja d'uomini della fazione dei Panciatichi, armati sulle montagne. Pure il Ferrucci credevasi ancora in situazione di sottrarsi a tutti, o di attaccarli e vincerli separatamente, quando lo stesso principe d'Orange gli si fece incontro con mille veterani tedeschi, altrettanti spagnuoli e quattro colonnelli italiani[74].
Il principe d'Orange, che confidato aveva il comando dell'armata, durante la sua assenza, a don Ferdinando Gonzaga, ed al conte di Lodrone, non poteva allontanarsi tanto da Firenze, che sull'appoggio di un tradimento. Sapeva il gonfaloniere che la salvezza della repubblica era tutta ridotta nel solo Ferrucci, onde voleva assecondarlo col più vigoroso attacco contro il campo degli assedianti. Qualunque si fosse la superiorità della posizione, del numero o della disciplina degli Spagnuoli e de' Tedeschi, voleva affrontarla, ed ordinò a Malatesta Baglioni di apparecchiarsi ad una generale sortita. Dichiarò in pari tempo che si porrebbe egli stesso alla testa della scelta milizia fiorentina, e che seguirebbe la truppa di linea ovunque il Malatesta la condurrebbe, lasciando la guardia di Firenze ai vecchi ed all'ordinanza dei contadini[75].
Ma il Baglioni non aveva più che sperare o temere dalla repubblica fiorentina, e non voleva più oltre legare la propria fortuna a quella di uno stato che vedeva in sul punto di perire. Aveva segretamente negoziato col principe d'Orange, e per mezzo di lui anche con Clemente VII; erasi fatta confermare la sua sovranità di Perugia e promettere nuovi favori ecclesiastici e temporali, obbligandosi per iscrittura verso il principe d'Orange a non attaccare il campo, mentre il principe ne starebbe lontano per andare contro il Ferrucci. Successivamente oppose tre proteste agli ordini datigli dalla signoria di attaccare il nemico; ed il suo collega Stefano Colonna ebbe la debolezza ancor esso o la falsità di sottoscriverle. Diceva in queste scritture che la battaglia cui volevasi sforzarlo cagionerebbe l'irreparabile ruina della sua armata e della repubblica; e quando all'ultimo ebbe un perentorio ordine di marciare, vi si prestò con tanta lentezza, che prima ch'egli si fosse mosso, i Fiorentini ebbero notizia dell'esito della spedizione del Ferrucci[76].
Il principe d'Orange era partito dal suo campo la sera del primo giorno di agosto; camminò tutta la notte, ed all'indomani diede riposo alle sue truppe a Lagone, villaggio posto tra Gavinana e Pistoja: colà stavano mangiando nella stessa ora in cui quelle del Ferrucci facevano lo stesso a San Marcello. Le due armate ripresero di nuovo il cammino press'a poco nello stesso istante, e giunsero nello stesso tempo innanzi a Gavinana. La campana a stormo che suonavasi in questo villaggio, avvisò il Ferrucci dell'avvicinarsi del nemico, senza che per altro potesse sospettare che fosse lo stesso principe d'Orange, ed una tanto ragguardevole parte della di lui armata, che avessero abbandonato il campo sotto Firenze[77].
La fanteria del Ferrucci era divisa in due corpi, ognuno di quattordici compagnie; egli comandava il primo, e Giampaolo Orsini il secondo, che serviva di retroguardia. Era egualmente divisa in due squadroni la cavalleria; uno de' quali era condotto da Amico d'Ascoli, l'altro da Carlo di Castro e dal conte di Civitella[78]. Prima di venire a battaglia, il Ferrucci esortò brevemente i suoi commilitoni; loro ricordò che la salvezza di Firenze e l'ultima speranza della repubblica erano riposte nella piccola loro armata, e non altro domandò loro che di seguirlo dovunque lo vedessero avanzarsi[79].
Il Ferrucci, essendosi rimesso il caschetto, scese da cavallo ed entrò in Gavinana colla picca in mano nell'istante medesimo in cui Fabrizio Maramaldo, avendo fatto atterrare un muro secco, vi entrava per un'altra strada. La fanteria delle due armate s'incontrò sulla piazza del castello, intorno ad un alto castagno che ne occupava il centro; ed in tal luogo la pugna fu più lunga e più accanita, mentre che il principe d'Orange colla sua cavalleria attaccava impetuosamente quella del Ferrucci, ch'erasi trattenuta fuori delle mura. I cavalieri fiorentini tennero saldo; alcuni archibugieri, frammischiati nelle loro linee, fecero replicate scariche contro i cavalli nemici e gli sgominarono. Il principe d'Orange, cercando di riordinarli, attraversò solo di galoppo una ripida costa sotto il fuoco de' Fiorentini, e colpito nello stesso tempo da due palle nel collo e nel petto, cadde subito morto. Antonio d'Herrera ed il rimanente de' cavalieri, presenti alla caduta del principe, si posero in fuga, e non si trattennero che a Pistoja, ove sparsero il terrore nella loro fazione. I soldati del Ferrucci trovarono nelle tasche del principe d'Orange lo stesso viglietto di Malatesta Baglioni, con cui il Malatesta gli prometteva di non attaccare il di lui campo[80].
La cavalleria del Ferrucci, dopo avere dispersa quella del principe d'Orange, ed ucciso questo generale, faceva echeggiare l'aria colle grida della vittoria. Ma nello stesso tempo Giampaolo Orsini era stato attaccato da Alessandro Vitelli; la retroguardia da lui comandata aveva perdute le insegne disordinandosi, e Giampaolo era stato forzato a ritirarsi a piedi in Gavinana, dove aveva raggiunto il Ferrucci. Questi dal canto suo aveva cacciato fuori di Gavinana Maramaldo ed i di lui Calabresi, i Landsknecht ed i cavalli del principe; ma dopo avere combattuto tre ore sotto un cocente sole di agosto, egli riposavasi appoggiato sulla sua picca, quando venne attaccato da un altro corpo di Landsknecht che non aveva per anco combattuto; in quell'istante il Ferrucci e Giampaolo non avevano presso di loro che pochi ufficiali, essendosi alquanto allontanati i loro soldati per riposarsi qualche minuto. Con questo piccolo corpo scelto l'Orsini ed il Ferrucci si difesero ancora lungo tempo. Frattanto Giampaolo, ferito, e coperto di polvere, più non vedendo speranza di salvezza, rivoltosi al Ferrucci gli disse: Signor commissario, non vogliamo ancora arrenderci? No! rispose il Ferrucci, e scagliossi contra un nuovo squadrone di nemici che veniva ad attaccarlo. Infatti lo respinse fuori delle porte; ma mentre lo inseguiva vide chiudersi le porte alle spalle. La terra era presa, tutti i suoi soldati morti, feriti, o fuggitivi; lo stesso Ferrucci aveva ricevuto più d'una ferita mortale, e nel di lui corpo omai rimanevano poche parti sane; finalmente egli si arrese ad uno spagnuolo, che, per guadagnare il di lui riscatto, procurava di salvargli la vita. Ma Maramaldo, fattoselo condurre innanzi sulla piazza del castello, lo fece disarmare e lo pugnalò colle sue mani. Il Ferrucci si contentò di dirgli: tu uccidi un uomo di già morto[81].
Nello stesso tempo fu fatto prigioniere Giampaolo Orsini, che poi riebbe la libertà pagando una taglia; era venuto in mano de' vincitori anche Amico d'Ascoli, ma il di lui personale nemico, Muzio Colonna, lo comperò per seicento ducati da colui che lo aveva preso, per ucciderlo poi a voglia sua; Guglielmo Frescobaldi, che il Ferrucci aveva pel suo migliore luogotenente, morì a Pistoja in conseguenza delle sue ferite; rimasero sul campo di battaglia circa due mila morti, ed ancor maggiore fu il numero de' feriti. L'armata del Ferrucci era distrutta; ma gl'imperiali avevano a caro prezzo acquistata la vittoria: grandissima era la perdita dell'armata imperiale, e la morte del suo generale poteva disordinarla, tanto più che il marchese del Guasto l'aveva in allora abbandonata per passare ai servigj di Ferdinando d'Ungheria[82].