Kolejne wzmocnienie armia cesarska otrzymała od Octavia Piccolominiego, który na czele dwóch regimentów włączył się do walki. Wyłaniające się z mgły nowe regimenty całkowicie zaskoczyły Gustawa, który − trafiony przypadkową kulą w pierś − odjechał na tyły; około godziny 14 spadł z konia. Śmierci króla początkowo nie zauważono, walka toczyła się dalej. Szwedzi zwolna ustępowali cesarskim, zanosiło się na klęskę. W tym momencie książę Bernard Weimarski krzyknął: „Szwedzi! Oni zabili wam króla! Pomścijcie go!” i ruszył do szarży. Wojsko poszło za nim i biło się zaciekle aż do zapadnięcia zmierzchu, zdobywając około godziny 16 Lützen wraz z cesarskimi bateriami. Pod wieczór Bernardowi udało się w końcu zmusić do odwrotu wojska cesarskie, których odwrót zamienił się w chaotyczną ucieczkę. Na placu boju broniła się jedynie piechota, jednak i ta, na rozkaz kontuzjowanego w bitwie Wallensteina, przerwała walkę. Wallenstein nakazał piechocie zabitego Pappenheima osłaniać swój odwrót w kierunku Lipska. Odchodząc, wojska cesarskie pozostawiły na placu boju wszystkie działa i kilka tysięcy zabitych (około 3 tys. poległych).