19 ноября глубокой ночью в Кржижановице состоялся спешный военный совет союзных войск, на котором австрийский полковник Вейротер ознакомил военачальников с диспозицией боя. План был бездарный во всех отношениях. Однако обсуждать принятый обоими императорами план было бессмысленно. Кутузов лишь формально значился главнокомандующим, фактически же руководство сражением взял на себя Александр I. Приближалась одна из самых горьких страниц в истории русской армии. Согласно плану сражение должен был начать левый фланг с тем, чтобы, прорвавшись, зайти с правого фланга в тыл противнику.
20 ноября 1805 года в 7 часов утра Дмитрий Сергеевич Дохтуров первым повел свою колонну в наступление. О том, как оно развивалось, Кутузов писал в рапорте Александру I: «…Первая колонна, спустясь с горы и прошед деревню Аугест около 8 часов утра, по упорном сражении принудила неприятеля ретироваться к деревне Тельниц… Первая колонна овладела деревнею Тельниц и дефилеями… Отступавшие неприятельские войска, снова построясь и получив подкрепление, опять устремились на первую колонну, но были опрокинуты совершенно так, что колонна сия, наблюдая во всем данную ей диспозицию, не переставала преследовать неприятеля, троекратно побежденного».
Дохтуров занял деревню Сокольниц и мог бы продолжить наступление, но согласно плану необходимо было дождаться выравнивания фронта. Дальнейшие события по вине Александра I развивались таким образом, что Наполеон прорвал центр союзных войск и начал успешно наступать в направлении деревни Аугест. Правда, еще до полного прорыва французами центра союзных войск была возможность как-то изменить ход событий. Для этого Буксгевдену нужно было вовремя повернуть свои колонны во фланг войскам Сульта, но Буксгевден не внял ни советам Дохтурова, ни даже приказу отводить войска назад, отданному Кутузовым. Вместо этого он слепо следовал изначальной диспозиции и метр за метром заводил войска в окружение. Когда же французы ринулись в тыл левому флангу, Буксгевден, видя полную безнадежность положения, бросил свои войска и позорно бежал с поля боя. Войска левого фланга выводил из окружения Дохтуров.
Дохтуров выделил три полка против корпуса Даву, а с остальными двинулся на прорыв. Вырваться можно было лишь через узкую плотину, которая была в руках французов. Обнажив золотую шпагу с надписью «За храбрость», Дохтуров крикнул: «Ребята, вот шпага матушки Екатерины! За мной!» Это был призыв к ветеранам, помнившим победы русской армии при Екатерине II, это было напоминание о походах Суворова. Как и при Кремсе, Дохтуров сам повел в атаку Московский полк. Французы были смяты, в их войсках образовалась брешь, в которую устремились полки Дохтурова. Но войска проходили через плотину под огнем французской артиллерии, и потери были значительны. Полки, выставленные для прикрытия, почти полностью погибли. В колонне Дохтурова погибло 6359 человек, то есть более половины всего состава. Общие потери союзных войск в аустерлицком сражении — 27 тысяч человек, из них 21 тысяча — русских. Наполеон потерял лишь 12 тысяч.
Когда на другой день колонна Дохтурова догнала русскую армию, ее уже считали погибшей. Многократное «Ура!», стихийно пронесшееся по армии, было лучшей похвалой мужеству воинов и полководческому таланту Дохтурова. Имя Дмитрия Сергеевича Дохтурова переходило из уст в уста. Талант и мужество полководца стали известны не только России, но и Европе. После Аустерлица Кутузов отмечает Дохтурова как «одного из отличнейших генералов, особенно заслужившего любовь и уважение армии». Сам Дохтуров писал жене, что он «заслужил в этом походе поистине нечто весьма драгоценное — репутацию честного человека». Современники неизменно среди качеств его характера отмечали скромность, и в этой самооценке она проявляется с избытком. Дмитрий Сергеевич Дохтуров считал, что честное служение Отечеству естественно предполагает мужество и самоотверженность, что главная забота военачальника — армий. Так он и поступал, не мысля возможности поступать как-либо иначе. После австрийского похода 1805 гола Д. С. Дохтуров встал в один ряд с такими военачальниками, как Багратион и Милорадович.
Однако талантливые русские полководцы не были в особой чести у императора. Кутузов был отправлен военным губернатором Киева. В 1806 году, когда Россия должна была помогать Пруссии в ее борьбе с Наполеоном, русской армии вновь понадобился главнокомандующий. О Кутузове царь не хотел и слышать, перекладывая на него позор Аустерлица. В качестве кандидатур стали появляться имена Татищева, Кнорринга, французского генерала Моро, жившего в эмиграции в Америке, и ряда других малозначащих фигур. Иностранцы особенно привлекали внимание Александра, и как он вверил судьбу русской армии при Аустерлице бездарному австрийскому полковнику, так и теперь готов был доверить ее какому-нибудь Моро. Наконец, выбор пал на престарелого екатерининского генерала графа М. Ф. Каменского, доживавшего век в своем имении в Орловской губернии.