Всю вторую половину дня — с 6 часов пополудни — продолжалось сражение, в темноте закончившееся тем, что французы отбросили союзников на их исходные позиции. Союзные войска провели ночь под открытым небом и проливным дождём. Положение усугублялось тем, что у них почти не было продовольствия и они третьи сутки держались на сухарях и воде.

15 августа Александр I выехал на позиции в шестом часу утра и поспел к самому началу артиллерийской канонады. Дождь и ветер продолжались с прежней силой. Французы атаковали левый фланг, где стояли австрийцы, а затем нанесли одновременный удар по центру и правому флангу союзников.

Александр со свитой расположился на высоте у деревни Рейк и наблюдал за сражением. Ядра падали рядом с ним, но он, словно испытывая судьбу, оставался на прежнем месте. К нему подъехал генерал Моро и попросил отъехать на другую высоту, недосягаемую для огня противника.

Александр согласился, но не успел он ещё тронуть коня, как пушечным ядром ехавшему впереди царя Моро оторвало правую ногу, пробило круп лошади и раздробило Моро левую ногу. (Потом говорили, что этот выстрел из пушки произвёл сам Наполеон, узнавший в подзорную трубу своего давнего врага и недоброжелателя).

Несмотря на оказанную тут же помощь, Моро, не издавший при ампутации обеих ног ни единого стона, через пять дней скончался.

Когда унесли смертельно раненного Моро, пришла весть, что разбиты четыре полка австрийцев и потеряно шестнадцать орудий. Александру сообщили, что потери союзников за два дня сражения достигли 30 тысяч человек. Русский император склонялся к тому, чтобы ещё одну ночь провести на позициях, а утром третьего дня продолжить сражение. Однако Шварценберг настоял на отступлении. В темноте и слякоти голодная и изнурённая непогодой армия союзников начала отступление в Теплицкую долину.

А в это время вымокший под дождём и облепленный грязью Наполеон въезжал в Дрезден, ещё не зная, что одержанная им победа — не более чем частный успех. Дело в том, что ещё до начала Дрезденского сражения Бернадот 11 августа разбил корпус маршала Удино при Гросс-Беерне, а 14 августа Блюхер нанёс поражение Макдональду на реке Кацбах.

Наполеон позволил своим войскам отдыхать лишь остаток ночи, и утром 16 августа они, едва успев обсушиться и согреться, начали преследование союзников.

Генерал Вандам, занимавший Пирнское плато и ближе всех находившийся к путям отступления союзников, получил приказ Наполеона наступать на стоявший против него отряд Евгения Вюртембергского.

Об этом из перехваченной переписки французов узнал Остерман-Толстой, чей корпус находился к юго-востоку от Дрездена, и он решил отступить к Кульму и Теплицу и здесь дать бой Вандаму.

16 августа 14 тысяч солдат и офицеров Остермана-Толстого весь день сдерживали натиск превосходящих сил противника. 17 августа к Кульму подошли полки русской гвардии, которыми командовал Ермолов. Они заняли позицию южнее Кульма и не сходили с неё до подхода главных сил. Тем временем русские и прусские войска зашли в тыл Вандаму, и у последнего оставался один выход: сбить гвардейцев Ермолова с позиций и опрокинуть их.

Утром 18 августа подошли главные силы союзников, и общее руководство сражением принял Барклай-де-Толли. Вандам был окружён, но не сдавался, ожидая, что следом за союзниками идут главные силы французов. Лишь к середине третьего дня сражения он понял, что обречён, и сдался лично Александру I, наблюдавшему за финалом сражения под Кульмом, где было пленено 12 тысяч солдат и офицеров, взято 84 орудия и весь обоз.

Михайловский-Данилевский писал: «...пленные проходили целыми колоннами мимо императора, имея офицеров во взводах, а впереди полковников и майоров.

Наконец показался издали и французский главнокомандующий Вандам. Завидя государя, он сошёл с лошади и поцеловал её. Его величество сначала принял его с важностью, но когда Вандам сделал масонский знак, император сказал ему: «Я облегчу, сколько можно, вашу участь.