Веллингтон получил сведения о плане Сульта и принял все меры предосторожности. Крайний левый фланг его позиции, прикрытый спереди доступным морскому приливу устьем Бидасоа, был хорошо укреплен, хотя и занят лишь немногочисленными войсками; центр, образованный труднопроходимыми обрывистыми хребтами Сан-Марсьяля, был укреплен полевыми сооружениями и удерживался испанцами Фрейре, причем 1-я британская дивизия находилась в резерве и была расположена в тылу их левого фланга, близ ирунской дороги. Правое крыло составляли испанцы Лонга и 4-я англо-португальская дивизия, расположенные на скалистых склонах гор Пенья-де-Ая; бригада Инглиса 7-й дивизии связывала правое крыло с легкой дивизией, находившейся у Веры, и с отрядами, действующими отдельно еще правее, среди высот. Согласно плану Сульта, Рейль должен был взять Сан-Марсьяль (который он намеревался превратить в предмостное укрепление для дальнейших операций) и отбросить союзников к их правому флангу в ущелья Пенья-де-Ая, очищая таким образом большую дорогу для Фуа, который должен был наступать вдоль нее прямо на Оярсун, между тем как Клозель, оставив дивизию для наблюдения за Верой, должен был несколько ниже этого места перейти Бидасоа и отбросить все противостоящие ему войска в горы Пенья-де-Ая, поддерживая таким образом с фланга атаку Рейля.
Утром 31 августа войска Рейля несколькими колоннами перешли реку вброд, взяли стремительным натиском первый гребень Сан-Марсьяля и продвинулись к более высоким и командующим гребням этой группы высот. Но в этой труднопроходимой местности его войска, плохо руководимые, пришли в расстройство; стрелковые цепи и поддерживающие их отряды перемешались между собой и в некоторых местах сгрудились в беспорядочные группы, а в это время испанские колонны устремились с высот и оттеснили их назад к реке. Вторая атака была сначала более успешной и привела французов к самым испанским позициям; но здесь сила атаки французов иссякла, и новое наступление испанцев отбросило их назад в полном беспорядке в Бидасоа. Тем временем Сульт, узнав, что Клозель произвел удачную атаку и медленно продвигается в горах Пенья-де-Ая, тесня перед собой португальцев, англичан и испанцев, тут же стал формировать колонны из резервов Рейля и войск Фуа для третьей и окончательной атаки; в этот момент пришло известие, что д'Эрлон в своем лагере подвергся нападению крупными силами. После того, как сосредоточение французов на нижнем течении Бидасоа не оставило никакого сомнения относительно действительного направления их атаки, Веллингтон приказал всем войскам своего крайнего правого фланга, сосредоточенным на возвышенностях, атаковать все противостоящие им части. Хотя эта атака и была отражена, все же она была очень серьезной и могла бы быть возобновлена. В то же время часть британской легкой дивизии была построена на левом берегу Бидасоа, таким образом, чтобы угрожать флангу наступающих войск Клозеля. Тогда Сульт отказался от намеченной атаки и отвел войска Рейля назад за Бидасоа. Войска Клозеля оторвались от противника лишь поздней ночью, после упорного боя за переправу по мосту у Веры, ибо броды на реке от сильных дождей в этот день стали непроходимы. Союзники штурмом взяли Сан-Себастьян, кроме цитадели, которая сдалась 9 сентября.