Walka rozpoczęła się około południa 27 września niedaleko Kircholmu nad Dźwiną. Hetman Chodkiewicz postanowił sprowokować Szwedów do ataku, aby opuścili dogodną pozycję i rozluźnili zwarty szyk.

Zastosował w tym celu pozorowany odwrót swoich oddziałów. Pierwszy rzut sił przeciwnika został związany walką przez około 600 żołnierzy jazdy i 1000 piechoty.

Wojska polsko-litewskie skoncentrowane na lewym skrzydle, złożone głównie z husarii pod komendą Tomasza Dąbrowy, ruszyły do rozstrzygającego natarcia i w niedługim czasie przełamały szyk szwedzki.
Równocześnie oddziały dowodzone przez Wincentego Wojnę rozbiły prawe skrzydło wroga. Wówczas wysunięta do przodu nieprzyjacielska rajtaria i piechota rzuciła się do ucieczki.

Zdezorganizowało to całkowicie resztę wojsk Karola Sudermańskiego. Jego armia została praktycznie okrążona przez znacznie mniejsze siły polsko-litewskie. Szwedzi w panice opuszczali pole bitwy.
W trakcie pościgu żołnierze Chodkiewicza wycięli większość piechoty i sporo jazdy. Na pokłady oczekujących okrętów dotarło więc niewielu. Straty po naszej stronie były niewielkie i wynosiły zaledwie około 100 zabitych i 200 rannych. Kircholm to jedno z najwspanialszych zwycięstw, w którym decydującą rolę odegrała husaria. Hetman Jan Karol Chodkiewicz do końca umiejętnie wykorzystywał różnice w uzbrojeniu i taktyce obu wojsk.