Отслеживая наступление войск Сен-Сира, Суворов приказывает Багратиону оставить Нови: вся союзная армия была сосредоточена на равнине севернее этого итальянского городка. Перед вступлением в Нови французы уже заняли Серравалле. У стен этой крепости 3 августа расположился двухтысячный отряд неутомимого генерала Домбровского, который снова воевал, не считаясь с ранениями. В Нови расположились дивизия Лабуасьера и бригада Колли. Южнее – дивизии Ватрена и Герена. Войскам генерала Периньона (18 000 человек) Жубер приказал также двигаться из Пастураны к месту предполагаемых сражений. Наиболее уязвимым казалось положение дивизий Ватрена и Домбровского, которые можно было обойти. Зато на высотах у Нови Жубер занял практически неотразимые позиции.

В центральной позиции, напротив Нови, в Поццоло-Формигаро, располагались войска Багратиона и Милорадовича. Из Фрезонары войска Края выдвигались на позиции генерала Периньона. Первый удар после рассвета 4 августа приняли на себя дивизии Груши и Лемуана. Войска Края атаковали левое крыло французской армии. Жубер спешно направился на этот участок, чтобы самолично поднять войска в атаку, и… был смертельно ранен в самом начале боя. Последнее слово Жубера оказалось суворовским по духу: «Вперёд!». Командование армией принял генерал Моро. Периньон получил подкрепление – и двухчасовая битва не принесла войскам Края успеха.

Наконец, около 9 часов Суворов приказывает Багратиону, при поддержке войск Милорадовича, начать фронтальную атаку Нови. Под артиллерийским огнём Багратион овладел предместьем Нови и, не решившись на штурм стен (укрепление считалось неприступным), решил обойти крепость с запада. Атака не принесла успеха: гарнизон Нови (бригада Гарданна) сражался стойко и предпринял смелую вылазку в левый фланг войск Багратиона. С востока к Нови двинулась дивизия Ватрена, временно создав здесь численное превосходство над войсками союзников. Бой с этими войсками принял отряд Милорадовича, а Суворов уже приказал Дерфельдену двинуть свой корпус к Нови, против дивизии Ватрена. С марша бросившись в атаку, смявшую французские позиции, войска Дерфельдена заставили Ватрена отступить.

На правом фланге, где корпус Края бился с дивизиями Периньона, французы, отчаянно сопротивляясь, ввели в бой все войска.

В четвёртом часу дня Суворов предпринял наступление по всему фронту. Справа войсками командовал Край, по центру – Дерфельден, слева – Мелас, чьи войска вступили в бой позже остальных и сохранили свежесть. Австрийский полководец осмотрительно медлил с наступлением. Непросто было командовать этим хладнокровным генералом, который более отчитывался перед Тугутом, чем перед Суворовым. Русский фельдмаршал не в первый раз был недоволен действиями Меласа. До сих пор ему удавалось соблюдать дипломатизм, но в критический момент битвы при Нови Суворов посылает к Меласу графа Комаровского со вторичным требованием наступать. На случай невыполнения приказа Суворов угрожал Меласу расстрелом! Нужно заметить, что наступление было вполне обоснованным. Последние движения дивизии Ватрена дали понять Суворову, что севернее Серравалле у Моро войск нет. В таком положении оставлять корпус Меласа у Ривальты было бы легкомыслием. Милютин писал: «Суворов только тогда решился ввести в дело войска барона Меласа, когда удостоверился окончательно, что все силы противника находились на позиции у Нови». Свежая австрийская колонна (три бригады из четырёх имевшихся у Меласа) двинулась вперёд, на обход правого крыла французов – и участь сражения решилась. Теперь Суворов имел значительное превосходство в силах – и сокрушал противника.

Войска Багратиона, Дерфельдена и Милорадовича ворвались в неприступные укрепления Нови и заняли город, когда французы ещё не окончили спасительное отступление из Нови. Бригада Гарданна, оборонявшая Нови, не выдержала штыкового удара и отступила к Тассароло. Русские войска двинулись к Пастуране, стремясь устроить окружение левому крылу французов.

Около шести часов пополудни по всему фронту союзные войска прорвались, сминая противника. При отступлении наилучший порядок удалось сохранить генералу Ватрену и вообще войскам правого крыла французов (к дивизии Ватрена здесь следует добавить правофланговые части дивизии Лабуасьера). Две бригады, отряженные Меласом для обхода этих сил французов, Лаудона и Митровского, с помощью глубокого обходного маневра Митровского, сломили сопротивление Ватрена (при том, первый натиск бригады Лаудона французы осилили). Но наголову разбить французов им не удалось. Домбровский, бросивший Серравалле, отступая, соединился с Ватреном, снова проявив мужество и выдержку. Этим частям французов после отступления и удалось организовать оборону за Гави.

На левом крыле и в центре французские дела оказались куда плачевнее. Беспорядочное отступление в районе деревни Пастурана превратилось в избиение французов. Артиллерия и обозы оказались в руках союзников. Командующий левым крылом французов Периньон угодил в плен.

Для преследования противника был послан корпус Розенберга. При Гави русские настигли арьергард противника. Французы заняли оборонительную позицию на высотах, открыли ружейный огонь. Розенберг отрядил на бой казачий полк Курнакова, полк генерал-майора Ферча, егерей генерал-майора Кашкина и батальон Ребиндера. Они прорвались сквозь передовые посты французов, ударили в штыки, обратили неприятеля в бегство. Суворов писал в реляции: «Неприятель потерял убитыми свыше 200, в плен досталось при 3-х офицерах 127 рядовых; с нашей стороны убитых 5, раненых 17». Всё же от преследования Розенберга в русской армии ждали большего.

Общие потери французов (убитыми, ранеными, пленными, дезертирами) составили 20 000. Армия прекратила своё существование. Погиб командующий, генерал Жубер. Погибли генералы Ватрен и Гаро. В плену оказались генералы Периньон, Груши, Колли, Партоно. Потери войск Суворова составили 6000 человек, из них 1300 – убитыми. Был контужен хорошо проявивший себя в бою генерал-майор Горчаков, в голову ранен генерал-лейтенант Тыртов, в ногу – генерал-майор Чубаров, о котором Суворов на этот раз писал с восхищением: «Он теснил и поражал неприятельские колонны так храбро и неустрашимо, что малая только из них часть спаслась бегством; причём и ранен». Ранение помешает Чубарову вместе с Суворовым пройти тропами Швейцарского похода. Получил ранение и прославившийся в Итальянском походе полковник Ломоносов, ведший в бой гренадер. Среди погибших в бою Суворов отмечал храброго майора Корфа. По численности войск с обеих сторон сражение при Нови было крупнейшим, после Рымника, из всех сражений Суворова.

Отличился в бою старый солдат, ровесник Суворова Фёдор Васильевич Харламов. С 1776 года, с Крыма, он служил под командованием непобедимого полководца. Он отличился при штурме Праги, за Польскую кампанию получил золотое оружие. Рослый, неустрашимый, закалённый в боях Харламов только после Нови получил генеральское звание. На таких стариках и держалась русская слава XVIII века.