17 Ekim sabahı hafif çarpışmalarla başlayan savaş, öğleden sonra Hunyadi János'un 3 koldan genel taarruza geçmesi ile devam etti, fakat Haçlı ordusu bu saldırılardan bir sonuç alamadı. Türk askerleri de Haçlı ordusunun zırhlı birlikleri karşısında ilk günün sonunda oldukça zorlanmıştı. Aynı günün akşamında Hunyadi János'un birlikleri Türk saflarına gece baskını yapmış, fakat bu saldırı da püskürtülmüştü.
Savaşın ikinci gününde Haçlı ordusu kanatlardan saldırıya geçti. Bunu gören II.Murad, merkezde yer alan Azap ve Yeniçerikuvvetlerinden oluşan birliklerini sabit tutup kanatlardaki askerlerini geri çekilme emri verdi. Bunu gören Hunyadi János'un birlikleri Osmanlılar'ın savaşı terkettiğini düşünüp tüm güçleri ile merkeze saldırdılar. Bunun üzerine II.Murad merkez birliklerine de geri çekilme emri verdi, fakat bu bir savaş hilesiydi. Çünkü sağ ve sol kanatlarda yer alan Anadolu ve Rumeli beylerbeyliğine bağlı kuvvetler ani ve hızlı bir manevrayla yeniden hücüma geçip Haçlı ordusunu çembere almayı başardılar. Mağlup olacağını anlayan Hunyadi János kaçtı.
19 Ekim sabahı Haçlı ordugahında kalan kuvvetlerin kurduğu son barikatlar da Türkler tarafından aşıldı ve çok sayıda esir alındı. Bununla birlikle iki buçuk gün süren savaş Osmanlı ordusunun kesin zaferi ile sonuçlandı.
II. Kosova Savaşı, Osmanlı'nın ilk zamanlarındaki en uzun süren ve en çok kan dökülen savaşlarından biridir. Bunun sebebi elbette her iki ordunun da dişe diş savaşmış olmasıdır.
Savaş sonrası
Osmanlı Devleti'ne karşı Hristiyan devletlerce organize edilen altıncı Haçlı Ordusu'nun da başarısız olması nedeniyle, Avrupalı devletler Osmanlıların Balkanlar'daki varlığını kabullendiler. Böylece 1683'e kadar(II. Viyana Kuşatması) Avrupalılar savunmaya geçti.
Osmanlı Devleti bu sayede Tuna nehri kıyısına kadar olan bölgenin güvenliğini sağlamış oldu. Kosova'da alınan zaferin ardından Arnavutluk'ta bağımsızlığını ilan eden İskender Bey'in üzerine yeni bir sefer düzenlendi.
