Puchner január 18-án reggel, Kalliány pedig erősen széjjelmált dandárával ugyanaznap este érkezett meg Szebenbe. A főhadparancsnok minden eshetőségre számítva, azonnal intézkedett, miszerint a pénztárak és egyéb javak haladéktalanul a Vöröstorony szorosba útba indíttassanak, minek folytán csakhamar városszerte az a hir kezdett lábra kapni, hogy Puchner Szebent kardcsapás nélkül feladni szándékozik. Ez a Szebenben időző tisztikart arra indította, miszerint küldöttségileg Puchnert állítólagos szándékáról lebeszéljék. Utóbbi alárendeltjeit illetéktelen beavatkozásukért keményen megleckéztette és nyomban hozzálátott a küszöbön álló harcra vonatkozó intézkedések kiadásához, melyek értelmében a rendelkezésre álló hadnak megtámadtatás esetén következőleg kellett csatarendbe állania: Balszárny, a Mihálcfalváról berendelt Losenau dandár Kis-Toronynál (Neppendorf); feladata a Vizakna felől jövő út megszállása, miután hire érkezett, hogy Czetz ez úton irányittatott Szeben felé támadólag előre. A dandár állománya: a Károly Ferdinánd sorgyalogezred 1. és 3. zászlóalja, 4 chevauxlegersszázad, 1 hatfontos és 1/2 háromfontos üteg. Közép, Kalliány tábornok dandára a védőművek északi kerítése mentén osztály-oszlopokban áll fel s mihelyt a Vizaknán át irányított ellenséges hadoszlop a saját balszárnyoszlop által visszaveretett, szintén támadólag lép fel. Állománya: a Sivkovics-ezred 3-ik és 1-ső landwehr zászlóalja, a Bianchi-ezred 2-ik zászlóalja, az Uracca gránátos zászlóalj, a savoyai dragonyosok 1 százada, 1/2 tizenkét- és 1/2 háromfontos üteg, továbbá 2 nehéz ostromágyú a sáncozatok bejáratánál; tartalék gyanánt az első házak mögött a Tursky-ezred 3-ik zászlóalja állott fel. Jobbszárny, Riebel őrnagy dandára, Szt.-Erzsébetnél (Hammersdorf) a magaslagokat szállja meg s onnan alkalmas pillanatban a magyarok balszárnya ellen tör. Állománya: 1 kombinált zászlóalj, 2 század bukovinai határőr, 11/2 székely-huszárszázad és 1/2 háromfontos üteg. Az egésznek tartaléka gyanánt 2 szász vadász század és egy nemzetőr osztag a Cibin folyó mellett, még további gyalog osztagok pedig magában a városban állottak fel. A rendelkezésre álló haderők összegét osztrák források 4280 főnyi gyalogságra, 520 lovasra és 22 ágyúra teszik; más források az osztrák erőket a 4000 nemeztőrséget nem is számítva, éppen még egyszer oly magasra becsülik.

Bem január 20-án Szelindeken pihenőt tartott, hogy másnap Czetzcel összhangzásában intézhesse támadását. Ez utóbbi, az első parancs vétele után január 17-én Tordáról Elekesre, 18-án Szancsalra, 19-én Balázsfalvára, honnan az oláh fölkelők sietve kereket oldottak, majd onnan Bem egy újabb sürgető parancsára még ugyanaznap Holdvilágra, 20-án pedig Vizaknára menetelt, ahova csak éjfél után 2 óra tájban érkezett meg. A parancsnoksága alatt álló csapatok állománya: az egész 11-ik és a 31-ik honvéd zászlóalj 4 százada, 1500 főnyi létszámmal; a Mátyás-huszárok és a Kress-vértesek 1–1 százada, összesen 235 lovas, 1 hat és 1 háromfontos üteg, összesen 12 löveg. Bem seregét, mely a szebeni csata napján 5 1/2 zászlóaljból 4500 főnyi létszámmal, 4 lovas századból 450 lovassal és 18 löveget számláló 2 1/2 4500 főnyi létszámmal, 4 lovas századból 450 lovassal és 18 löveget számláló 2 1/2 hatfontos ütegből állott, még 20-án éjjel Nagy-Csűrig (Gr. Scheuern) vezette előre s Czetzet a másnapi csatában leendő közreműködésre újból felszólítta, mely parancs azonban tévedés folytán nem került rendeltetése helyére. Az osztrák előőrsökkel folytatott rövid csatározás az összes osztrák csapatokat kijelölt harcállásaikba szólította, ahol azok az egész éj folyamán kézbentartott fegyverrel várták a támadás megkezdését.

Bem 21-én korán reggel serege élén elindult Szeben felé s annyira bízott az ellenséges sereg lehangoltságában, hogy minduntalan békeküldöttség megjelenését várta; majd reggeli 7 óra tájban a Reuss patakon átvezető kőhidhoz érve, éppen intézkedéseinek kibocsátásához fogott, amelyek értelmében Mikes ezredesnek a közepet, Kiss Sándor őrnagynak a Szent-Erzsébet elé irányított balszárnyat kelleett vezényelnie, míg Czetz oszlopa a jobb szárnyat volt hivatva képezni, – amidőn a császári ütegek néhány jól célzott lövése a Bem kiséretében levő Mikes ezredest és nyomban rá Bem hadsegédét, Téreyt is leterítette. Erre Bem ütegeit kissé hátrább vonultatja fel s nyomban felvéteti az osztrák tüzérséggel a harcot, mely 11 óráig egy húzamban folyt s csak néha-néha szakadt félbe, hogy a rohamra induló saját gyalogságtól és lovas osztagokat ne veszélyeztesse; a középen beosztott bécsi légionisták és a 2-ik székely zászlóalj három ízben újították meg a sáncozatok ellen intézett lökemüket, mely azonban az ellenség pusztító kartács- és fegyvertüzén mindannyiszor hajótörést szenvedett. Hasonlóan dicséretes kitartást tanusított az ütegfedezetül alkalmazott Mátyás-huszár osztály is, mely a legnagyobb golyózáporban rendíthetetlenül állot meg helyén s az osztrák lovasság több ízben megkísérlett támadásait ütegeink ellen mindannyiszor visszaverte.

Puchner a korai délutáni órákban látván, hogy a Vizakna felől várt ellenséges oszlop Czetz alatt nem jelenik meg a csatatéren, a bal- és jobbszárny dandárnak prancsot küldött a támadólagos előnyomulásra s egyidejüleg a középből az egyik Sivkovics-, a Bianchi és az Uracca gránátos zászlóaljat szintén rohamra indítja. A középből előrendelt zászlóaljak a magyar ütegek pusztító kartács-tüze folytán egymás után mondják fel a szolgálatot s újból a sáncozatok védőszárnya alá kénytelenek visszahúzódni, midőn azonban jobbról Losenau, balról pedig Riebel csapatjai előtörnek, ezt az oldalazó támadást Bemnek különben is már erősen megviselt csapatjai nem bírták ki és hanyatt-homlok rohannak vissza Nagy-Csűr irányába, csak Bem maradt meg ütegeivel és lovasságának egy részével még jó ideig rendületlenül eredeti állásában, majd innen kiszorítva, Nagy-Csűrig még két közbeeső állást foglal, ezáltal az utánnyomuló ellenséget magától és felbomlott gyalogságától tisztes távolban tartván.

E kritikus pillanatban jelenik meg Cetz hadoszlopának élén a vizaknai magaslatokon s nyomban ágyútüzelést kezd, mire Puchner középső rohamoszlopait azonnal visszarendelte, miáltal a további üldözés is véget ért. Czetz, bár 21-ikére mint már említettük, határozott parancs nélkül maradt, a mondott napon reggel 6 órakor, tehát alig néhány órai pihenés után, újból fellármázta csapatjait, de mire azok menetkész állapotba helyezkedtek, reggeli 9 óra lett. A menet két oszlopban hajtatott végre; Dobay őrnagy a 31. honvéd zászlóaljjal, a Kress-chevauxlegers-ekkel és 2 löveggel a Vizaknai hegyen át egyenes irányban, Czetz pedig a 11. honvéd zászlóaljjal, a Mátyás-huszárokkal és 4 löveggel Kis-Csűrön át nyomult előre. Czetz oszlopánál az elővédet a vidéket ismerő Pálffy őrnagy vezette, de a helyett, hogy egyenes irányban Kis-Toronynak tartott volna, hosszú kerülővel és ezáltal okozott majdnem 1 órai késedelemmel szintén a Vizaknai hegyen bukkant ki, ahol a két oszlop újból egyesült. Czetz megjelenése pillanatnyilag Bem hátráló csapatjaiba is új lelket önt, olyannyira, hogy a székely zászlóalj Szabó Ferdinánd százados alatt, valamint a 4. honvéd zászlóalj arcot váltva, újból szuronyrohamra készült, mely azonbn a friss osztrák csapatok által csakhamar visszaveretik, s miután a Kiss Sándor őrnagy által vezényelt balszárny ekkor már szintén teljesen felbomlasztva a közelfekvő szőlőkbe és erdőkbe húzódott, Czetz rövid harc után maga részéről is a további küzdelemmel felhagyva, hadoszlopával Vizaknára, onnan pedig Ladamosra vonult vissza. Bem ütegeivel és a Mátyás huszárokkal lépésről-lépésre Szelindekre vonult vissza, mely helység előtt a császáriak az üldözést végkép beszűntették. Bem gyalogságából mindössze az 55. honvéd zászlóaljanak néhány osztaga szüntette be visszavonulását Szelindeknél, a zöm ellenben vad futásban csak Nagy-Selyk tájékán állapodott meg, honnan másnap újból Szelindekre vezettetett előre. Ide rendelte Bem Czetzet is hadoszlopával, valamint Kemény őrnagynak Medgyesen hagyott zászlaját, eltökélt szándéka lévén magát ott mindaddig tartani, míg az egyidejüleg Kossuthtól szorgalmazott segélycsapatok oda beérkeznek.

A magyarok vesztesége a szebeni csatában 240 főre, miből csupán a bécsi légionistákra majdnem 100, a lovasságra pedig 30–40 ember esik, továbbá 5 ágyúra és 4 társzekérre rúgott, míg a császáriak vesztesége 94 halottat és 121 sebesültet tett ki.