奧地利方麵軍沒料到法軍如此神速地包圍了右翼，其統帥麥克陷入絕望之中。按照他的部署，奧軍仍向西麵對伊勒河，期望法軍會從這個方向出現；而其右翼，金麥爾軍正守衛著烏爾姆和多瑙沃爾特之間的多瑙河。
9月26日，拿破侖與皇後約瑟芬抵達斯特思拉堡。在這裏，他得悉奧軍的陣地情況。10月2日，戰鬥正式打響，法軍渡過多瑙河包抄了敵軍的側翼。在法軍繆拉部的打擊下，10月8 日，金麥爾被迫南撤。繆拉在到達韋爾廷頓時，與增援的奧軍勞伯格師相遇，此時，繆拉迎頭發起猛攻，打退了這支部隊，並俘敵3800人。貝爾納多特指揮的第一軍接著追擊金麥爾。
10月12日，法軍進入慕尼黑，並將金麥爾從瓦塞堡趕過了萊茵河，使其遭受了慘重損失。
現在，麥克所率領的5萬奧軍被壓縮到烏爾姆附近，拿破侖正向他逼近。法軍馬爾蒙部已南進奧格斯堡，接著又西進控製了烏爾姆南部的伊勒河山脊；達武的第三軍是預備隊；蘇爾特的第四軍已抵達蘭茨貝格的萊茵河穀，並將切斷烏爾姆與南部的交通線；拉納的第五軍與內伊的第六軍沿多瑙河西岸向西挺入烏爾姆，從而完成了對烏爾姆的合圍。
10月14日，內伊與拉納元帥奪占了烏爾姆周圍高地，麥克大軍陷入絕境。16日，拿破侖炮轟烏爾姆，同時又派去一位軍使，要求麥克投降，並威脅說：如果他攻下烏爾姆，任何人都不會得到寬恕。其實拿破侖此時也急於結束戰鬥，因為他的給養都已用光了。3天之後，麥克決定投降。
20日上午，麥克率烏爾姆的全部守軍放下手中的武器，宣布投降。
在烏爾姆戰役中，法軍共繳獲了60門大炮、40麵軍旗，以最小的損失攻克了多瑙河邊的軍事重鎮，並獲得了大量的食物和彈藥。此戰中，法軍僅有500人陣亡，1000人受傷。拿破侖自己總結說，這次戰役的勝利是靠士兵的雙腿，而不是靠他的刺刀贏得的。他還說：
“軍隊的力量與力學中的動力相似，是質量與速度的乘積。行軍就是戰爭！快速的行軍，能夠提高軍隊的士氣，足以增加取勝的機會。”
（三）
在烏爾姆之戰結束後，拿破侖乘勝進軍，於1805年11月14日進入維也納。此時，奧皇及其朝臣都逃到了摩拉維亞的首都布爾諾。
就在拿破侖頻頻向普魯士伸出橄欖枝時，沙俄也在極力拉攏普魯士，慫恿普魯士加入第三次反法同盟。但沙皇的軟硬兼施對普魯士國王威廉三世毫無效果，畢竟漢諾威對普魯士的吸引力更大。
然而，從漢諾威向烏爾姆挺進的法軍第一軍為爭取早日到達預定戰場，竟不經普魯士允許，強行通過普魯士領地安斯巴赫。這讓威廉三世非常憤怒，於是轉而向沙俄靠攏。
但懾於拿破侖的威力，威廉三世並未馬上答應出兵對抗法軍，隻表示以武力作為後盾進行調停。一旦調停無效，普魯士再攻打法國。同時，普魯士還向拿破侖發出最後通牒，限法軍在一個月內撤出普魯士國境，否則普魯士便對法宣戰。
拿破侖收到普魯士的通牒後，馬上意識到問題的嚴重性。一旦普軍向法軍宣戰，法軍將麵對俄、普、奧三路大軍的夾擊。因此，拿破侖必須在普魯士參戰前占領維也納。
因此，拿破侖在11月14日進入維也納後，將法軍大本營設在宏偉壯觀的肖恩布魯因宮。由於奧皇的逃跑，拿破侖在維也納又重新調整部署，並在奧地利軍火庫找到了大量的彈藥。經過長途跋涉的法軍，在這裏獲得了充足的補給。隨後，法軍從維也納出發，北渡多瑙河，追擊俄軍。
11月19日，在法軍的攻擊下，俄軍後衛撤出布爾諾，繆拉率部隨即進占。次日，拿破 侖來到布爾諾，而奧皇則撤到了奧爾莫茨。在布爾諾以東13英裏處，有一個名叫奧斯特裏茨的小山村，繆拉的前衛在該村的一個高地上被奧軍騎兵擋住了去路。
此時的奧皇已被法軍攆到最邊遠的國境線上。無奈之下，他派兩位全權使臣謁見拿破侖，表示談判議和。拿破侖卻將這兩位使節送到維也納，讓他們去和外交大臣塔列蘭談。這是拿破侖故意拖延時間的一個手段，他要在奧地利議和之前先把俄軍擊敗。