Az orosz intervenció után a magyar védelem esélyei a számarányokat tekintve Erdélyben voltak a legjobbak: az ellenség csekély létszámfölényét a belső hadászati vonal előnyei kiegyenlíthették. Itt Bem körülbelül 39 000 magyar katonát és 107 löveget állíthatott szembe az oroszok és osztrákok 53 000 katonájával és 133 lövegével. A román felkelés miatt azonban az orosz intervenció idején legalább 10 000 emberrel kevesebbet vonultathatott fel a Lüders vezette orosz és a Clam-Gallas irányította osztrák hadsereggel szemben. Mégpedig éppen a legharcedzettebb csapatai hiányoztak, hiszen azok a Temesközben, a havasok és Gyulafehérvár körül állomásoztak. Kettős cél A Bem rendelkezésére álló alakulatok kétharmada újoncokból állt. A tábornok látta, hogy ha csapatait egyetlen helyen vonja össze, könnyen megsemmisítő vereséget szenvedhet, ezért úgy döntött, hogy hadosztályait egyenként veti harcba. Egyik céljaként meg akarta akadályozni azt, hogy az orosz és osztrák csapatok kijuthassanak Erdélyből, s a magyarországi csapatok hátába kerülhessenek. Másik célja saját hadműveleti bázisának, a Székelyföldnek megóvása volt. Ezt július végéig sikerült is elérnie: Lüders immár harmadszor fordult vissza a Maros völgyéből. Elhatározta, hogy felszámolja a székelyföldi ellenállást, ezért a rendelkezésére álló erőket koncentrált támadásra utasította. Lüders főoszlopa Nagyszebenből Segesvár felé vette útját. Az orosz hadvezér mintegy 30–35 000 emberrel rendelkezett, az általa vezetett főoszlop 9100–9200 főt és 32 löveget számlált. Mind Bem, mind Lüders koncentrikus támadást akart indítani. Bem terve az volt, hogy a besztercei, a székelyföldi és a nagyszebeni hadosztály csapataiból álló hadoszlopával, a kolozsvári hadosztály Segesvárra rendelt csapataival, illetve Dobay József ezredes Rikáról érkező dandárával három irányból támadja meg Lüders főerejét. Végül a Stein Miksa ezredes vezette gyulafehérvári ostromseregnek Nagyszeben felé kellett volna elterelő támadást indítania. Ha mindhárom oszlop beérkezik, Bem mintegy 8000 főt vethetett volna harcba. Kemény Farkas kolozsvári csapatai azonban július 31-én csak Marosvásárhelyig jutottak, Dobayt pedig még július 30-án Kőhalomnál megverte Dyck orosz vezérőrnagy különítménye. Bem az összecsapás előtt egy zászlóalját a Gál Sándor vezette székelyföldi hadosztály segítségére küldte, így végül 2400 főnyi sereg élén támadta meg július 31-én Lüders csapatait Segesvárnál. Amikor Lüders meglátta a Székelyudvarhely felől közeledő magyar sereget, arra gondolt, hogy Bem csak tüntető támadásra készül, olyan csekélynek találta a magyar fél létszámát. Egyszerűen nem hitte el, hogy Bem ekkora erővel támadást mer kezdeni. Az ütközet első szakaszában Marosvásárhely felől várta a magyar főerők támadását, ezért ereje nagy részét a marosvásárhelyi úton állomásoztatta. A Fehéregyházánál álló erők öt zászlóaljból, hét lovasszázadból és két ütegből, összesen körülbelül 4500-4600 főből, a Lüders által odarendelt erősítések megérkezte után körülbelül 5500 főből álltak. Kozák lovasok a Magyarország területére nyomuló orosz derékhadból (Petrichevich-Horváth János rajza) Az orosz harcálláspont kulcsa a jobbszárnyon, a Segesvári-erdőben volt, mert az erdőn át könnyebben meg lehetett kerülni az ellenfelet, mint a Küküllőre támaszkodó balszárnyon. A magyar csapatok a Sárpatak és az Ördögpatak közötti, nagyobbrészt sík területen, a balszárny az Ördögerdőben állt fel. A tüzérség a centrumban állomásozott, a gyalogság nagyobb része (hét század) a balszárnyon állt. Lüders még mindig a marosvásárhelyi utat vigyázta, ezért Ivin altábornagy vette át a Bemmel szemben álló csapatok parancsnokságát. Bem délelőtt 10 órakor kezdte lövetni az orosz csapatokat, s az első ágyúgolyók egyike halálosan megsebesítette Szkarjatyin tábornokot, Lüders vezérkari főnökét. Ivin altábornagy feladata az állás védelme volt, ezért nem akadályozta különösebben a magyarok felfejlődését, miközben a magyar lövegek jól és gyorsan lőtték a velük szemben álló orosz könnyűüteget, s az attól délre, a Segesvári-erdőben álló zászlóaljakat. A tüzérségi előkészítés után Bem a balszárnyról a Segesvári-erdő ellen öt gyalogszázadát küldte rohamra. A honvédek benyomultak az erdőbe, megingatták az egyik orosz vadászzászlóaljat, de a beérkező erősítéssel az oroszok kiszorították őket a Segesvári- és az Ördögerdő közötti Ördögpatak völgyébe. A váltakozó sikerű küzdelem több órán át tartott. Délután egy órakor az egyik székely lovasütegnek mind a négy lövege megrepedt a gyors és tartós tüzelés következtében. Ezeket az ágyúkat a néhány héttel korábban Kökösnél hősi halált halt Gábor Áron öntötte, s mivel a kézdivásárhelyi hámoroknak nem volt megfelelő felszerelésük, az ágyúk belseje tele volt kisebb egyenetlenségekkel, göbökkel, s könnyen megrepedtek. Bemnek így már csak 12 lövege volt. Egyenlőtlen küzdelem Bem délután 2 órakor a balszárnyon lévő két gyalogszázadát is a Segesvári-erdőbe irányította, s a honvédek olyan erővel támadták az orosz jobbszárnyat, hogy az ott lévő Lipszkij ezredes segítséget kért Ivintől. Ivin két vadászszázadot küldött oda, s értesítette Lüderst a magyarok újabb támadásáról. Közben Lüders észlelte, hogy Marosvásárhely felől nem várható magyar támadás, ezért maga is a csatamezőre sietett. Bem, aki azt hitte, hogy az oroszoknak Segesvár közelében nincs több csapatuk, most a jobbszárnyról három gyalogszázadát is a balszárnyra küldte, hogy kierőszakolja a döntést. Így a jobbszárnyon szintén csak három gyalogszázad meg három és fél lovasszázad maradt. Lüders észlelte ezt az oldalmenetet, s ezzel egy időben két vadászzászlóaljat és négy löveget rendelt a balszárny támogatására. Ezek délután 5 óra tájban érkeztek meg a csatamezőre. Ugyanakkor a centrumban lévő tüzérséget friss erőkkel váltotta fel. Délután 4 órakor Lüders előreküldte négy dzsidásszázadát és egy könnyű félütegét a magyar jobbszárny ellen. Az üteg tüzében a három gyalogszázad megfutott, s csak Fehéregyházán lehetett őket összeszedni. Délután 5 órakor az orosz tüzérség szétlőtte Bem két lőszeresszekerét. A cár új fogsort adományoza császárnak, hogy „kitörött fogait” pótolhassa (olasz gúnyrajz, fametszet) Közben délután 4 és 5 óra tájban a tíz századból álló magyar balszárny újabb támadásra indult a Segesvári-erdőben lévő, tizenhat századból álló orosz jobbszárny ellen. Az elkeseredett küzdelemben az oroszok oldalba és hátba kapták a gyengébb magyar gyalogságot, s kiszorították azt. A visszavonulás csakhamar pánikszerű meneküléssé vált. Lüders ebben a helyzetben rendelte el a magyar jobbszárny elleni lovasrohamot. Két dzsidásszázad a magyar gyalogságot, másik kettő a lovasságot támadta meg. A roham olyan gyors volt, hogy a huszárok nem tudtak időben arcvonalat változtatni, s a rohamhoz szükséges sebességet sem tudták elérni. Így a dzsidások visszaszorították őket a faluba. A gyalogság egy ideig tartotta magát, majd futni kezdett Fehéregyháza felé. Amikor Bem észlelte, hogy az ütközet baljós fordulatot vett, utasította a 27. honvédzászlóalj négy századát, hogy fedezze a tüzérség visszavonulását, majd ő maga is menekülni kezdett. Ekkor már mindenki futott, amerre látott. Súlyos, de nem végzetes A jobbszárnyon a Nagyküküllőhöz közelebb állók a falu északnyugati végén lévő cigánytelep felé futottak, a többiek a falu nyugati kijáratához tartottak. Ott azonban beleütköztek a balszárnyról visszafelé futókba, s csakhamar olyan kavarodás támadt, hogy nem lehetett rendet teremteni. Közben egy, a Küküllő jobb partján haladó orosz dzsidásszázad átkelt a bal partra, délnek fordult, s a Kisréten áthaladva, a Haller-kastélyt megkerülve a falutól délre lévő téglavető felé vágtatott, elvágva a Monostor-kert felé menekülők útját. A magyar lovasság egyik százada belevágtatott a menekülő honvédekbe, s többeket legázolt. Lüders július 21-én beveszi Nagyszebent, hogy hátát biztosítva vonulhasson tovább Segesvár felé (színezett rézmetszet) A centrumból visszavonuló magyar tüzérség szintén vágtatva menekült, de némelyik ágyú túl gyorsan kanyarodott a híd közelében az országútra, felborult, több ágyú pedig egymásba futott, s elzárták az országutat. Ekkor Kozma Dénes, a 88. zászlóalj hadnagya, az így keletkezett torlaszt felhasználva, harmincöt emberével, három sortűzzel visszaűzte a faluba hatoló dzsidásokat, majd a fehéregyházi kocsma előtt még kétszer feltartóztatta őket. Petőfi Sándor 150 éve, július 31-én tűnt el a segesvári ütközetben (Orlai Petrich Soma olajfestménye) Az orosz lovasság végül a falutól délre kelt át a Sárpatakon, s ott elvágta a menekülők útját. Két kozákszázad a Nagyküküllő jobb partján száguldott előre, hogy Bunnál vagy Héjjasfalvánál a futók elébe vágjon. Bem életét Daczó Zsigmond, a székely huszárezred parancsnoka által vezetett kis osztag mentette meg. Egyedül viaskodott a rátörő kozákokkal Zeyk Domokos százados is. Már több kozákot levágott, amikor egy orosz ezredes franciául odaszólt neki: adja meg magát! Zeyk nem válaszolt, hanem még elkeseredettebben küzdött. Amikor kardja eltörött, az ezredes megismételte a felszólítást. Zeyk erre előkapta kétcsövű pisztolyát, első lövésével leterített egy kozákot, majd halántékához emelte a pisztolyát... Maga Bem, lováról lebukva vagy letaszítva, egy útszéli mocsárba zuhant, s az éjjel keresésére indított huszárok szabadították ki szorult helyzetéből. Az orosz veszteség 41 halott és 205 sebesült volt, míg a magyar sereg körülbelül 1300 főt veszített, köztük legalább 441 meghalt. Augusztus 1-jén Bem serege Marosvásárhelyen egyesült a kolozsvári és a besztercei hadosztály odaérkező csapataival, s úgy döntött, hogy Lüderst mindenáron visszatartja a Székelyföld, saját hadműveleti bázisa elleni támadástól. Augusztus 5-én megtámadta és a Vöröstoronyi-szorosig űzte a Nagyszebent védő Hasfordot. Augusztus 6-án Lüders váratlanul Nagyszeben előtt termett, s az aznap Nagycsűrnél és Nagyszebennél vívott ütközet a dél-erdélyi magyar erők teljes vereségével végződött. Augusztus első hetére Erdély lényegében a szövetségesek kezére került. Másfél hónappal az intervenció megindulása után az erdélyi hadsereg elveszítette állománya 75 százalékát. A veszteség nagyobb része nem volt véres: a megvert hadosztályokból százával szöktek a katonák. Bem így is teljesítette feladatát. A szövetségesek csapatai a magyarországi hadjárat befejeztéig nem jutottak ki Erdélyből.