Zdecydowano stawić czoła armii mołdawskiej podczas przeprawy przez Seret, w zakolu tej rzeki na południe od Trembowli, w okolicach wsi Dolina i Kobyłowłoki. Armia Raresza uszykowała się do bitwy na wzgórzu na lewym brzegu rzeki. Chorągwie polskie podzielone na dwie kolumny rozstawiły się blisko Seretu, nad jego urwistym brzegiem. Prawym skrzydłem dowodził Sieniawski, lewym zaś Tęczyński, którzy, mimo iż nie wszystkie chorągwie przybyły na miejsce, postanowili walczyć: bo im się już nazad nie godziło ustępować, a drugie roty za nimi przyciągały powoliMarek Plewczyński, Wojny i wojskowość polska w XVI wieku. Tom I. Lata 1500-1548, Oświęcim 2017, s. 352.

Sam przebieg bitwy nie jest dokładnie znany. Prawdopodobnie doszło do oskrzydlenia wojsk polskich. Po silnym ostrzale z łuków i ataku mołdawskich palcuri, jazda polska została zepchnięta nad strome urwisko Seretu. Polacy znaleźli się w matni, część jeźdźców spadło do jaru, a ci, którym udało się zjechać, przeprawili się przez zamarznięty Seret. Klęska była zupełna, zginęli rotmistrzowie Pilecki i Węgliński, 60 towarzyszy i ponad 800 pocztowych, ogółem około 900 walczących. Wielu żołnierzy trafiło do niewoli, m.in. rotmistrz Maciej Włodek. Największe straty, ponad 1/5 stanu osobowego, zanotowano w chorągwiach Jakuba Potockiego, Wojciecha Starzechowskiego i Macieja Włodka.