ครอมเวลล์วางแผนการยุทธการอย่างแน่นหนา ลิลเบิร์นจากแลงคาสเตอร์และนายพลเมอร์เซอร์กับกองทหารม้าวุร์สเตอร์เชอร์มีหน้าที่ยึดสะพานบิวด์ลีย์ (Bewdley Bridge) 20 ไมล์เหนือวุร์สเตอร์และเป็นแนวที่ข้าศึกจะถอยมา[2] ฝ่ายฟลีตวุดก็พยายามเดินทัพไปข้ามแม่น้ำทีมเพื่อไปโจมตีเซนต์จอห์นทางด้านตะวันตกของตัวเมืองวุร์สเตอร์ ขณะที่แลมเบิร์ตนำกองทัพทางตะวันออกเดินหน้าไปล้อมเมืองวุร์สเตอร์ ส่วนครอมเวลล์จะเป็นผู้นำการโจมตีทางด้านใต้ของกำแพงเมือง

การโจมตีเริ่มโดยฝ่ายรัฐสภาเมื่อเช้าวันที่ 3 กันยายน ฟลีตวุดบุกมาทางสะพานพอนทูนมาต่อสู้กับฝ่ายนิยมกษัตริย์ภายใต้การนำของนายพลมอนต์โกเมอรี การพยายามข้ามสะพานโพวิคครั้งแรกนายพลริชาร์ด ดีนไม่สำเร็จเพราะการต่อต้านที่แข็งขันของฝ่ายนิยมกษัตริย์ที่นำโดยนายพลคีธ ทางตะวันออกของเซเวิร์นฝ่ายนิยมกษัตริย์เสียเปรียบเพราะมีกำลังน้อยกว่าโดยถูกโจมตีโดยกองทัพตัวแบบใหม่โดยการนำของครอมเวลล์และทางตะวันตกโดยฟลีตวุดที่ตีวงยาวสี่ไมล์ไปทางวุร์สเตอร์[3]

ฝ่ายนิยมกษัตริย์ต่อต้านอย่างเหนียวแน่นในบริเวณโพวิคเมดโดว์ส การต่อต้านทางฝั่งตะวันตกของแม่น้ำเซเวิร์นทางเหนือของแม่น้ำทีมของฝ่ายนิยมกษัตริย์ทำให้เป็นปัญหาหนักต่อฝ่ายรัฐสภา ครอมเวลล์จึงนำกองหนุนมาจากทางด้านตะวันออกของวุร์สเตอร์ข้ามสะพานพอนทูนที่แม่น้ำเซเวิร์นมาช่วยฟลีตวุด

พระเจ้าชาลส์ที่ 2 ทรงมองจากหอคอยของมหาวิหารวุร์สเตอร์ เห็นช่องที่จะโจมตีทางแนวตะวันออกของฝ่ายรัฐสภาที่เปิดอยู่ เมื่อผู้ต่อต้านทางด้านตะวันตกของตัวเมืองถอยเข้ามาในเมืองอย่างเป็นระเบียบแม้ว่าคีธจะถูกจับและนายพลมอนต์โกเมอรีจะได้รับบาดเจ็บ แต่พระเจ้าชาลส์ก็มีพระราชโองการให้กองทหารสองกองเข้าโจมตีฝ่ายรัฐสภาทางด้านตะวันออกของเมือง ทางด้านตะวันออกเฉียงเหนือทางประตูเซนต์มาร์ตินกองทหารนำโดยวิลเลียม แฮมมิลตัน ดยุคแห่งแฮมมิลตันที่ 2 (William Hamilton, 2nd Duke of Hamilton) โจมตีแนวรัฐสภาที่เพอร์รีวูด ทางตะวันออกเฉียงใต้ทางประตูซิดบรีกองทหารนำโดยพระเจ้าชาลส์ที่ 2 เปิดการโจมตีที่เรดฮิลล์ กองทหารม้าของฝ่ายกษัตริย์นำโดยเดวิด เลสลีย์ที่รวมตัวกันอยู่ที่พิทชครอฟต์เมดโดว์ทางด้านเหนือของเมืองไม่ได้รับคำสั่งให้ช่วย เลสลีย์จึงตัดสินใจไม่เข้าช่วย เมื่อเห็นปัญหาที่เกิดขึ้นที่แนวตะวันออกที่ต้องถอยข้ามกลับที่สะพานพอนทูนที่เซเวิร์นครอมเวลล์จึงส่งกองหนุนสามกองเข้าช่วย[4][5]

แม้ว่าจะถูกผลักกลับ แต่ฝ่ายรัฐสภาที่นำโดยแลมเบิร์ตมีจำนวนมากและมีความชำนาญในการต่อสู้ หลังจากการสู้รบเกิดขึ้นได้ชั่วโมงหนึ่งที่เริ่มด้วยการเสียเปรียบของฝ่ายรัฐสภา แต่สถานะการณ์ก็เปลี่ยนไปเมื่อฝ่ายรัฐสภาได้รับการสนับสนุนจากกองหนุนสามกองของครอมเวลล์ที่ส่งมา ทำให้สามารถตีโต้ฝ่ายกษัตริย์ให้ถอยกลับเข้าไปในเมืองได้[5] การถอยของฝ่ายกษัตริย์กลายเป็นการต่อสู้ตัวต่อตัวของทั้งสองฝ่ายที่ร่นเข้าไปในเมือง ฝ่ายกษัตริย์ยิ่งเสียเปรียบหนักขึ้นเมื่อทหารเอสเซ็กซ์บุกเข้ายึดเนินฟอร์ทรอยัลได้ และใช้ปืนของฝ่ายกษัตริย์เองยิงเข้าไปในเมืองวุร์สเตอร์[6][7]

เมื่อพลบค่ำวุร์สเตอร์ก็ถูกโจมตีพร้อมกันทั้งสามด้าน ต่างฝ่ายต่างก็ต่อสู้กันอย่างกล้าหาญ ฝ่ายกษัตริย์สองสามพันคนที่พยายามหลบหนีตอนกลางคืนถูกจับได้โดยลิลเบิร์นและเมอร์เซอร์หรือโดยทหารที่อยู่ระหว่างยอร์กเชอร์และแลงคาสเตอร์ แม้แต่ชาวบ้านก็ช่วยจับผู้หลบหนี ภายหลังจากการเสียเมืองทั้งนายทหารและลูกแถวต่างก็ประหลาดใจในสถานะการณ์ที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างฉับพลันจนมิได้พยายามต่อต้านอีก[6][8]