Сан-Мартин приказал левому флангу своей армии во главе с Альварадо идти вперед. Тогда левый фланг роялистов пошел в атаку на правый фланг патриотов. Солдаты Альварадо, исключительно храбрые чернокожие бойцы, оказались в меньшинстве. Полк «Бургос», противостоящий им, вскоре начал теснить их. На правом фланге армии Сан-Мартина атака полка принца дона Карлоса была встречена еще свежими силами войск Лас-Эраса и тяжелым артиллерийским огнем. Кавалерийский отряд под командованием зятя Сан-Мартина полковника Мануэля Эскалады штурмовал возвышенность, на которой находились четыре тяжелых орудия испанцев. Орудия были захвачены.

Таким образом, позиции испанской армии начали разворачиваться против часовой стрелки. Полку «Бургос» удалось сломить сопротивление патриотов, но полк принца дона Карлоса не продвинулся ни на шаг на левом фланге. Все происходило так, как и предполагал Сан-Мартин. Теперь Сан-Мартин приказал кавалеристам Кинтаны, находившимся в резерве, обойти противника слева и атаковать растянувшийся фланг полка «Бургос». Позднее Сан-Мартин скажет о Кинтане: «Битва при Майпу была выиграна благодаря его храбрости». Но на самом деле этот успех принесла его собственная традиционная стратегия асимметричной атаки. Именно этот маневр и сломил испанцев. Хай описывает эту сцену в деталях — с того момента, когда «резерву, которым командовал Кинтана, было приказано идти в наступление. Полк „Бургос“ продвигался вперед так быстро, что построение его рядов было нарушено. Чтобы восстановить порядок в своих рядах, полк „Бургос“ отступил. В этот момент резерв патриотов набросился на них. На солдат Сан-Мартина обрушился смертельный шквал огня. Роялисты стреляли с достойной восхищения меткостью и в таком порядке, будто это были маневры. Это, без сомнения, был переломный момент боя. Так думал и Кинтана. Когда к нему на помощь подошел эскадрон конных гренадеров, он отдал приказ наступать…

Все кругом грохотало. Внезапно огонь прекратился, и противники скрестили штыки. Несмолкающие крики „Да здравствует король!“ и „Да здравствует родина!“ свидетельствовали, что обе стороны отчаянно боролись за каждый клочок этой земли. Но из-за пыли и дыма было неясно, на чьей стороне преимущество. Наконец крики роялистов прекратились. Патриоты, продвигаясь вперед с криком „Да здравствует свобода!“, возвестили о своей победе.

Когда солдаты полка „Бургос“ поняли, что единство их рядов нарушено, они оставили всякую мысль о сопротивлении и бросились бежать. Большинство направилось к мельнице Эспехо. Их преследовали кавалеристы патриотов. И те, и другие были охвачены горячкой боя. Началась страшная резня. Офицеры, служившие в Европе, говорили мне, что никогда не видели ничего более кровавого, чем эта битва».

Сан-Мартин выставил свою слабую пехоту против самого сильного подразделения врага. Оно продвинулось в глубь войска патриотов, но было атаковано с фланга. Сан-Мартин искусно заманил испанцев в ловушку. А после полудня на поле боя в Майпу патриоты одержали убедительную победу. Слово «майпу» в переводе с языка арауканов означает «родная земля». Это был звездный час Сан-Мартина. Он сумел переиграть испанцев в бою тем способом, который у них же и усвоил.

Он вернулся на мельницу, которую доктор Диего Пароссин превратил в полевой госпиталь. Доктор в это время ампутировал раненому ногу. На полу валялся клочок бумаги, испачканный кровью. Сан-Мартин поднял его и написал О’Хиггинсу: «Мы только что одержали полную победу. Наша кавалерия преследует врага, чтобы покончить с ним. Наша страна свободна». Позже некоторые утверждали, будто Сан-Мартин был пьян, когда писал это послание. Возможно, он и выпил, чтобы отпраздновать победу. Но скорее всего просто опьянел от свободы.

Хай отправил сообщение в Сантьяго. Люди начали кричать: «Да здравствует Сан-Мартин! Да здравствует свобода! Да здравствует родина!» О’Хиггинс в состоянии сильного возбуждения прибыл из Сантьяго. Он обнял Сан-Мартина, воскликнув: «Слава спасителю Чили!» Говорят, что Сан-Мартин ответил: «Генерал, Чили не забудет той жертвы, что вы принесли ей, раненный, сражаясь с врагом».

Многие роялисты бежали через поля на юг. Однако значительная часть из них забаррикадировалась на ферме Эспехо, окруженной одной изгородью. Патриоты прорвались туда. Роялисты подняли белый флаг, но патриоты не приняли это во внимание. Они подвезли к ферме пушку и выстрелили из нее, чтобы очистить себе дорогу. Роялисты открыли ответный огонь. Патриоты, еще больше рассвирепев, ворвались на ферму. Кого-то из роялистов зарезали на месте, кого-то загнали в близлежащие виноградники и добили там. Подоспевший генерал Лас-Эрас восстановил порядок, но к этому времени было уничтожено около полутысячи роялистов. Ферма Эспехо превратилась в огромную могилу. Виноградники и дворы были завалены трупами. Сюда к Сан-Мартину привели капитан-генерала Ордоньеса. Они обнялись. Когда им было по двадцать лет, они вместе жили в Кадисе, были друзьями и вместе посещали балы. Испанский командующий позднее был помещен в тюрьму Сан-Луис. Через несколько лет его убили во время восстания заключенных. Осорио вместе с двумя сотнями кавалеристов удалось уйти в Талькауано.

По официальным данным, было убито две тысячи роялистов и две тысячи двести взято в плен. Среди пленных оказались капитан-генерал Чили Ордоньес, четыре полковника, семь подполковников и сто пятьдесят младших офицеров. Также было захвачено двенадцать пушек, около четырех тысяч мушкетов, тысяча двести мушкетонов, все запасы и амуниция испанцев. Патриоты потеряли около тысячи солдат убитыми или тяжело раненными. В конце XIX столетия историк Бартоломе Митре, бывший президент Аргентины, так писал о битве при Майпу:

Сан-Мартин решительно изгнал испанцев из южной части Южноамериканского континента. Они больше не будут пытаться вторгнуться туда вновь. Аргентина и Чили были действительно освобождены, хотя первое время испанцы держали оборону по всему континенту. Наконец-то стало понятно, что зарождающиеся независимые государства Южной Америки в состоянии консолидировать свои усилия, чтобы избежать нового удара собравшейся с силами Испанской империи. Боливар в Ангостуре, боровшийся с неравенством на своей оккупированной родине, понимал значение победы под Майпу. «Час Америки пробил», — решительно заявил он.