战斗伊始，凭借之前积攒的炮弹，日军火力十分猛烈，只用两个小时就压制明军改良军的57mm格鲁森和新军少数75mm克虏伯。
随即，乘坐小艇的日军强行渡过临津江，但在登岸过程中遭到明军机枪和步枪集火打击，梁花津、邑津两路攻击均被打退，唯独龟尾浦一路攻击还算顺利，集中在这里的旧军练营火力不够充足，无法在第一时间压制日军，因而敌人顺利过河。
乃木希典在临津江北岸站稳脚跟后，一面构筑阵地，一面与南岸本军主力一起对修浮桥，与此同时，山县有朋也命令把主要突破点放在这个位置，竭尽全力使用小船过江增援乃木。
其他方向的日军也要不停发动猛攻，以牵制明军，不让他们互相增援。
袁世凯上校知道，若是龟尾浦被突破，处于兵力和火力劣势的明军失去临津江天险，与日军直接面对面作战，那么明军守住防线的可能性很小。
因而袁世凯不得不组织部队离开即设阵地，对日军登陆场发动反攻。
6月18日下午，朝鲜军和朝鲜义军发起第一次反攻，但不到二十分钟即被乃木和日军南岸的炮兵合力击溃，死伤惨重。
紧接着，练营发动第二次攻击，这一次他们得到了临近阵地的改良军火炮增援。
联营士兵在金钱的刺激和督战队大刀的逼迫下发起波状攻势，不顾伤亡猛攻五轮，期间双方进行了多次白刃战，一直打到夜间，将日军登陆场压缩到不足一平方里的狭小范围内。
袁世凯再接再厉，与夜间派遣亲兵队手持杠杆步枪和大刀，发动夜袭。
最后时刻，乃木希典也发了狂，他把身边参谋人员、军医、警卫和临时军医院的轻伤员全部组织起来，对明军发起反扑，双方激战一夜，直到南岸日军援军抵达，离胜利只差一线的明军最终遗憾撤退。
