W dniu 25 lutego ugrupowanie armii polskiej było następujące: centrum obsadzały dywizje gen. Żymirskiego i gen. Skrzyneckiego (2 i 3 Dywizja Piechoty), na prawym skrzydle stała 4 Dywizja gen. Szembeka, lewe skrzydło stanowiła 1 Dywizja gen. Krukowieckiego. Jazda gen. Umińskiego zabezpieczała ugrupowanie od strony Ząbek, a Korpus Kawalerii gen. Tomasza Łubieńskiego ubezpieczał tyły. Około godziny 9, na odgłos kanonady od strony Białołęki, bojąc się utraty ugrupowania Szachowskiego, Dybicz porzucił plan obejścia polskich pozycji na rzecz frontalnego ataku na Olszynkę.
Po trzech kwadransach przygotowania artyleryjskiego, około godz. 10, pięć batalionów piechoty z 24. dywizji natarło na Olszynkę, lecz zostały odrzucone przez dywizje generałów Żymirskiego i Skrzyneckiego; Dybicz wysłał dodatkowe 6 batalionów jegrów z 25. dywizji, jednak znów bez efektu. Dwukrotnie dywizja Żymirskiego odparła natarcia nieprzyjaciela, lecz następnie pod naciskiem osiemnastu batalionów rosyjskich i wobec śmiertelnej rany gen. Żymirskiego, Polacy cofnęli się. Nieco wcześniej przybył do Olszynki ubrany po cywilnemu, ale owacyjnie witany przez żołnierzy Chłopicki i objął dowodzenie.