I Moscoviti
Ivan Andreevitch Czeladin ed il principe Mikhail Golitsa con 30-70-80-100.000 moscoviti sono accampati tra Orsza e Dubrona, sul fiume Krapiuna, dietro al fiume Dnieper, suddividendo le loro forze per sorvegliare i due ponti sul fiume.

I polacco-lituani.
L'hetman lituano Konstanty Ostrogski guida 6.000 polacco-lituani. Altre fonti indicano 16.000 cavalieri lituani, 14.000 cavalieri e cavalleggeri polacchi, 3.000 fanti mercenari e 2.500 volontari, in maggioranza boemi (meno 4.000 uomini lasciati a presidiare Berysau), oppure 25-35.000 uomini in tutto.
I polacco-lituani passano il fiume più a nord con due ponti di barche (7 IX) e durante la notte si preparano a dare battaglia: al centro i 16.000 cavalieri lituani, la fanteria polacca e le truppe ausiliarie ai fianchi, la fanteria boema e slesiana dietro ai lituani, infine la riserva costituita da 800 ussari lituani e polacchi.

La Battaglia
Poco dopo l'alba, Ivan Chelyadnin ordina l'attacco. I moscoviti, guidati dal principe Bulgakov-Golitsa, cercano invano di avvolgere gli avversari. I moschetti dei polacchi hanno scarso effetto ed i combattimenti proseguono all'arma bianca. Chelyadnin guida personalmente uno degli attacchi, ma i moscoviti sono respinti.
I cavalleggeri lituani contrattaccano il centro moscovita e dopo una breve mischia ripiegano. La cavalleria moscovita della riserva insegue i lituani ma la fuga si rivela essere un'esca. La cavalleria moscovita è investita dall'artiglieria avversaria, nascosta nella foresta, ed è caricata dai cavalleggeri lituani e presa su un fianco da un reparto di fanteria.
Ivan Chelyadnin ordina la ritirata. La prima linea russa ripiega sulla seconda ed entrambe si disordina. La ritirata diviene rotta ed i polacco-lituani inseguono gli avversari per cinque chilometri. Pochi reparti isolati offrono resistenza ma sono sopraffatti. Molti moscoviti muoiono annegati durante la fuga. I polacco-lituani saccheggiano l'accampamento moscovita e catturano tutti i 300 cannoni.

Bilancio della Battaglia.
La battaglia è descritta da Sigismund von Herberstein nell'opera Rerum Moscoviticarum Commentarii ed è una delle poche sconfitte menzionate dagli storici russi.
Le perdite polacco-lituane ammontano a 500 tra caduti e feriti, quelle russe a 30-40.000 caduti, tra i quali 1.000-1.500 boiari, e 3.000 prigionieri, compreso il comandante Czaladin ed altri otto alti ufficiali. I vincitori dichiarano la cattura di 46 comandanti e 1.500 nobili ma i documenti ufficiali riportano una lista di 611 nomi. Lo czar Basilio III commenta le perdite con la frase "U Nas Mnogo Ludei" (Ci Sono Molti Uomini), afferma che i prigionieri sono inutili come i morti e rifiuta di aprire negoziati per la loro liberazione.
I polacco-lituani commemorano la vittoria erigendo a Vilno la Chiesa della Santa Trinità e la Chiesa di San Nicola. Si ritiene che alla battaglia abbia preso parte lo sconosciuto pittore del quadro che la raffigura (1524-1530), chiamato "Il Maestro della Battaglia di Orsza", ora esposto al museo nazionale di Varsavia.