Dès neuf heures, ce 16 février 1807, le général Gazan, avec une partie de sa division, en avant-garde sur la route de Nowogrod, rencontre, attaque et met en déroute l’avant garde des forces russes. Mais le but des russes de von Essen est de prendre la ville d’Ostrolenka, défendue par les généraux Campana, avec une brigade de la division Gazan, et Ruffin, avec une brigade de la division du général Oudinot.
L’infanterie russe avance dans Ostrolenka sur plusieurs colonnes, jusqu’à la moitié des rues. Les Français les attaquent alors au pas de charge et laissent les rues encombrées de morts et de blessés. Les Russes reculent, abandonnent la ville et prennent position derrière des fortifications sommaires faites de sacs de sable.
À midi, les divisions des généraux Suchet et Oudinot arrivent à Ostrolenka, et attaquent de tous côtés l’armée russe. Le général Oudinot, sur deux lignes, commande la gauche, le général Suchet, le centre, et le général Reille, commandant une brigade de la division Gazan, forme la droite. Couverts par toute notre artillerie, ils avancent.
Le général Oudinot se met à la tête de la cavalerie et charge avec succès, et taille en pièces les Cosaques de l’arrière-garde russe. Les russes ploient de côtés, l’arrière garde est enfoncée et les flancs pulvérisés. C’est la débandade dans leurs rangs. Ils seront poursuivis jusqu’à tard la nuit, mais seuls des traînards seront rattrapés.
Cette bataille a vu s’affronter 25 000 russes à 20 000 français. Les russes perdent mille quatre cents blessés et mille trois cents tués, parmi lesquels deux généraux, dont le général Souvorov, fils du maréchal Alexandre Souvorov.
Les Français, qui ont pris sept pièces de canon et deux drapeaux, déplorent 60 morts dont un général, Campana, tué dans Ostrolenka par le ricochet d’un boulet creux au moment où la division Suchet entrait dans la ville, et 400 blessés. L’Empereur se dira très peiné de sa mort. Oudinot reçoit le titre de comte d’Empire, et Savary la Légion d’honneur.
Devant l’impossibilité de coordonner des mouvements de troupe importants, l’Empereur ordonne au Ve corps d’arrêter toute poursuite et de prendre ses quartiers d’hiver. La bataille d’Ostrolenka est mentionnée sur l’Arc de triomphe de l’Étoile.