Christian di Brunswick schiera i suoi 15.000 uomini (1.700 cavalieri) su un’altura vicino al villaggio di Stadtlohn/Stadtholm, con i fianchi protetti da stagni e paludi, adottando il classico schieramento con la cavalleria alle ali e la fanteria con l’artiglieria al centro.
Tilly attacca con l’avanguardia (ore 12:00) e sostiene l’attacco con le truppe mano a mano che arrivano.
La cavalleria di Cristiano sulle ali vacilla e fugge, subito imitata dalla fanteria ma la rotta è ostacolata dalle paludi. La confusione è aumentata dall’esplosione di un cassone di munizioni. Nella battaglia si distingue il reggimento di fanteria del colonnello trentino Matthias Gallas.
I protestanti lasciano 6.000 caduti, 4.000 prigionieri tra i quali Wilhelm von Weimar e 50 ufficiali comandanti, 16 cannoni e la maggior parte delle munizioni.