Шведские командиры Делагарди и Горн покинули свою пехоту и с конным отрядом отступили в лагерь Шуйского.

Натиск польской кавалерии стал ослабевать, и союзники попытались перехватить инициативу. Отряд конных мушкетеров — англичан и французов — поскакал через клушинские поля навстречу врагу. Мушкетеры дали залп и повернули коней, чтобы пропустить вперед вторую шеренгу. Но поляки не дали им закончить перестроение и бросились в атаку. Мушкетеры смешались и отступили. На их плечах гусары ворвались в лагерь Шуйского. Пушкари и стрельцы не решились открыть огонь, опасаясь задеть своих. Промчавшись во весь опор через лагерь, гусары продолжали преследование. На обратном пути лагерь встретил их выстрелами, и им пришлось пробираться окольной дорогой.

Князь Шуйский «устоял» в обозе. К нему присоединился Андрей Голицын с остатками своего полка. Более 5000 стрельцов и ратных людей готовилось к последнему бою. При них находилось 18 полевых орудий. Дмитрий Шуйский сохранил достаточные силы для атаки, но он медлил и выжидал. В сражении настала долгая пауза.

Острожек Валуева находился поблизости от Клушина. Соратник Скопина был опытным воеводой. Его войско по численности далеко превосходило польские заслоны. Пехоте достаточно было одного-двух часов, чтобы соединиться с Шуйским. Удар свежих сил с тыла мог изменить ход битвы. Эта возможность не была использована. Валуев узнал о битве лишь с наступлением ночи.

Жолкевский оставался в нерешительности. Его кавалерия понесла большие потери. Вся пехота оставалась у острожка Валуева. При Жолкевском находилось, по его словам, не более сотни польской пехоты и 400 украинских казаков. Без пехоты гетман не мог атаковать русский лагерь, ощетинившийся жерлами орудий.

Но от перебежчиков поляки знали о затруднениях в войске союзников. В разгар битвы Делагарди и Горн, руководившие неудачной кавалерийской атакой, покинули пехоту. В их отсутствие наемное воинство заволновалось.

Оценив ситуацию, гетман послал в шведский лагерь племянника с предложением перейти на сторону Речи Посполитой. Гетман не скупился на обещания. Его обращение подтолкнуло солдат к мятежу.

Первыми на сторону врага перешли отряды французских наемников. Затем заколебались немецкие ландскнехты, стоявшие в резерве.

Узнав о переговорах, Дмитрий Шуйский прислал к немцам Гаврилу Пушкина с обещанием неслыханного вознаграждения.

Вернувшись в свой лагерь, шведские военачальники попытались покончить с бунтом. Но дело зашло слишком далеко. Стремясь спасти шведскую армию от полного распада, Делагарди предал русских союзников. Посреди клушинского поля он съехался с Жолкевским, чтобы заключить с ним перемирие отдельно от русских. Тем временем его роты с развернутыми знаменами прошли мимо своего главнокомандующего и присоединились к полякам.

Делагарди бросился в свой обоз и стал раздавать шведам деньги, присланные ему накануне царем. Английские и французские наемники требовали своей доли и едва не перебили шведских командиров. Не получив денег, они разграбили повозки Делагарди, а затем бросились к русскому обозу и учинили там грабеж.

Шведская армия перестала существовать. Король Карл IX рвал на себе волосы, узнав о катастрофе. Распад союзной шведской армии роковым образом сказался на судьбе русских войск.

Дмитрий Шуйский отдал приказ об отходе. Но прежде он велел разбросать по всему лагерю собольи меха из доставленной царской казны, одежду, драгоценности. Расчет был верным. Наемные солдаты бросились грабить лагерь, и время для преследования было упущено.

Поляки потеряли во время битвы до 215 солдат убитыми и ранеными. Потери шведской армии составили, согласно польским данным, от 700 до 1200 человек. Потери русских неизвестны.

Отступление полков превратилось в беспорядочное бегство. Ратники спешили укрыться в окрестных лесах. В полной панике князь Дмитрий гнал коня, пока не увяз в болоте. Бросив коня, воевода едва выбрался из леса. В Можайск он явился без армии. Там он оставался некоторое время в монастыре.

Писатели Смутного времени, сравнивая князя Дмитрия со Скопиным, замечали: «…отъя от нас Бог такового зверогонителя бодрого, и в его место дал воеводу сердца не храброго, но женствующими облажена вещьми, иже красоту и пищу любящего».

Бунт в шведской армии не был следствием одной лишь неспособности или ошибок командиров. В армии Скопина наемники подняли бунт и ушли за рубеж из-под Твери, в самом начале похода. Попытки вести войну с помощью наемников многократно терпели неудачу и в стане царя, и в «воровском» лагере. История наемных войск на Руси была историей мятежей и предательства.

Россия могла содержать поместное войско, которое служило с земли и довольствовалось ничтожным годовым жалованьем или же несло гарнизонную службу «без денег». В Западной Европе ставки на наемных солдат в десятки раз превышали царское жалованье дворянам.

Русские власти имели представление о преимуществах западных наемных армий. Но опыт войны показал, что Россия не имела средств для содержания армии европейского образца. Царская казна не была в состоянии обеспечить регулярную выплату денег наемникам, а потому не могла рассчитывать на их стойкость. В этом заключалась одна из главных причин военной катастрофы.

Поражение поставило под вопрос будущее династии. Братья Шуйские, видимо, сознавали это. В списке «ушников» царя Василия можно прочесть такую запись: «Дворянин с Москвы Иван Матвеев сын Бутурлин з детми. В тайных гонцех с Москвы в Можаеск от князя Василья от Шуйсково ко князю Дмитрею Шуйскому гонял и от князя Дмитрия из Можайска к Москве к Шуйскому гонял». Оставаясь в Можайске, Дмитрий Шуйский тщетно ждал подхода войска Валуева и подкреплений из Москвы.

Не имея вестей от Дмитрия Шуйского, Валуев на третий день после сражения произвел вылазку из острога. Весть о гибели русской армии под Клушином поколебала его мужество. Гетман прислал к Валуеву Ивана Салтыкова. Этот тушинец клятвенно обещал, что король снимет осаду со Смоленска и вернет русским все порубежные города, едва страна признает Владислава своим царем.

В лагере под Царевым Займищем Валуев присоединился к договору об избрании Владислава на московский трон, заключенному под Смоленском. Жолкевский подписал клятвенную запись о том, что Польша не будет рушить православную веру, король отступит от Смоленска, как только защитники города сложат оружие, все русские пленные будут возвращены в Россию. Запись включала десяток других пунктов, исключительно выгодных и почетных для русских.

«Варваров» обвели вокруг пальца. Договор, заключенный без согласия на то короля, не имел никакой силы.

Дипломатические ухищрения принесли успех. Жолкевский добился того, что войско Валуева присоединилось к его рати. Он рассчитывал склонить на свою сторону также Яна Сапегу. Но наемники Сапеги, не получив от короля денег, ушли в Калугу к самозванцу.

Военное положение России ухудшалось со дня на день. Получив поддержку от Сапеги, Лжедмитрий II возобновил наступление на Москву и занял Серпухов. Армия Жолкевского вступила в Вязьму и приближалась к русской столице с запада.