大村は武力殲滅を主張し、上野を封鎖するため各所に兵を配備してさらに彰義隊の退路を限定する為に神田川や隅田川、中山道や日光街道などの交通を分断した。大村は三方に兵を配備し、根岸方面に敵の退路を残して逃走予定路とした。
5月15日（7月4日）、新政府軍側から宣戦布告がされ、午前7時頃に正門の黒門口（広小路周辺）や即門の団子坂、背面の谷中門で両軍は衝突した。戦闘は雨天の中行われ、北西の谷中方面では藍染川が増水していた。新政府軍は新式のスナイドル銃の操作に困惑するなどの不手際もあったが、加賀藩上屋敷（現在の東京大学構内）から不忍池を越えて佐賀藩のアームストロング砲や四斤半砲による砲撃を行った。彰義隊は東照宮付近に本営を設置し、山王台（西郷隆盛銅像付近）から応射した。西郷が指揮していた黒門口からの攻撃が防備を破ると彰義隊は瓦解する。午後5時には戦闘は終結、彰義隊はほぼ全滅した。
SEM促進 運勢 メンタル 寝具 包茎 贈答品 学習 交通地図 家庭教師 遊園地 ケア 法人設立 ネイル SEO対策 結婚 包茎 ペット リフレ リサイクル 外国語 ゲーム 通信教育 観光 育毛 交通 健康 エージェント 生活雑貨 分譲 自動車 アロマ 植物 ポイント リフレ 家具 生涯学習 ギフト 英会話 九州沖縄 やせる 若返り ケア 税理士 結婚 リフレ 仏具 アロマ ショップ 資格 衣料 予備校
戦闘中に江戸城内にいた大村が時計を見ながら新政府軍が勝利した頃合であると予測し、また彰義隊残党の敗走路も大村の予測通りであったとされる。
戦いの結果、新政府軍は江戸以西を掌握した。この戦いに敗戦した彰義隊は有志により輪王寺宮とともに隠棲し、榎本武揚の艦隊に乗船し、平潟港(現茨城県北茨城市)に着船。春日左衛門率いる陸軍隊等、一部の隊士はいわき方面で、残る隊士は会津へと落ち延びた。戊辰戦争の前線は関東の北の要塞であった宇都宮や、旧幕府勢力が温存されていた北陸、東北へ移った。
戦闘が行われた黒門は荒川区の円通寺に移築されており、弾痕の残った柱などが保存されている。