مرند سپاه صفوی به فرماندهی مظفر سلطان استاجلو و بیوک بیگم مادر شاه تهماسب در مرند به قوای نظام الدین روملو پیوستند. از سوی دیگر سپاهیان عثمانی که در گرجستان پیاده شده بودند، به رهبری فرهت چاووش به سمت مرند آمدند. شب پیش از جنگ ، حسن استاجلو متوجه خیانت دوباره مظفر سلطان استاجلو گردید. صفویان او را دستگیر کردند و به تبریز فرستادند. تعداد سپاه ایران در این جنگ بیش از 30هزار نفر سرباز پیاده و سواره به همراه 70 توپ جنگی و حدود 1250 سگ وحشی و تعداد قوی عثمانی در حدود 40هزار نفر به همراه 50 توپ جنگی ذکر گردیده است. در میدان نبرد ایرانیان در سه جناح چپ ، راست و قلب جای گرفتند و عده‌ای نیز مامور محافظت از توپخانه شدند. نظام الدین روملو فرماندهی جناح راست سپاه را به حسن استاجلو واگذار کرد. سهراب کلاچرمینه نیز فرماندهی جناح چپ سپاه را عهده دار شد و فرماندهی سواران سپاه به قره بیک گرجی واگذار گردید. خود نظام الدین نیز در قلب سپاه جای گرفت. جنگ با شلیک توپخانه از دو طرف آغاز شد. سپس جناح چپ ایران به فرماندهی «سهراب کلاچرمینه» متشکل از 8500 نفر از جمله سربازان تالشی به همراه سگ های وحشی و پشت سر آنها سربازان روملو به جناح راست لشکر عثمانی به فرماندهی «مصطفی نظر» متشکل از 12هزار نیرو هجوم برده و ضربه سختی به آنان وارد کردند. در همین موقع حمله مشابهی از جناح چپ لشکر عثمانی به فرماندهی «محمود اذنه» با 12هزار نیرو به جناح راست قوای ایرانی به فرماندهی «حسن استاجلو» با 7هزار نیرو صورت پذیرفت. جناح راست ایران متشکل از سربازان استاجلو و گیلانی در ابتدا به مقاومت جانانه در برابر عثمانی ها پرداختند اما با ادامه دار شدن حملات سربازان عثمانی رفته رفته رو به انحطاط گذاردند. در این هنگام بیوک بیگم (مادر شاه تهماسب) خود را به جناح راست سپاه ایران رساند و قوای ایرانی با حضور او جانی دوباره گرفتند , نیروهای ایرانی به فرماندهی حسن استاجلو به سوی جناح چپ لشکر عثمانی به فرماندهی محمود اذنه حمله ور شد. محمود در نبرد تن به تن حسن استاجلو را کشت و هنگامی که قصد داشت سر از تن او جدا کند , بیوک بیگم به طرف محمود اذنه با تپانچه اش شلیک کرد و او را به هلاکت رساند. پس از مرگ حسن استاجلو، «مهرعلی لاهیجی» فرمانده جناح راست سپاه ایران شد. نظام الدین روملو نیز موفق شد تا 7500 نفر از سوارانش را به فرماندهی «قره بیک گرجی» از راه دشت سولی چای به پشت جبهه عثمانی منتقل نماید. در یک لحظه نظام الدین با 10 هزار نیرو از مرکز جبهه و قره بیک با 7500 نفر از پشت به قلب لشکر عثمانی هجوم بردند و همزمان توپ های سپاه ایران بر روی سربازان عثمانی آتش گشودند. بدین ترتیب قلب سپاه عثمانی دچار بی نظمی شد و آنان به صحرا عقب نشینی کردند. قدری که از ظهر گذشت، قلب سپاه فرهت چاووش توسط ایرانیان تصرف گردید. مهرعلی از نظام الدین درخواست نیروی کمکی نمود. نظام الدین نیز قره بیک گرجی را با سوارانش به کمک جناح راست فرستاد. آنان به جناح چپ سپاه عثمانی که «یدی باشی» به فرماندهی آن رسیده بود، هجوم بردند. صفویان در جناح راست نیز به پیروزی رسیدند ولی مهرعلی نیز کشته شد. سرانجام نظام الدین بیشتر سپاهیان خود را به کمک جناح چپ فرستاد و در نهایت جنگ با پیروزی کامل صفویان به پایان رسید. در این بین سهراب کلاچرمینه نیز کشته شد. پس از جنگ نظام الدین شبانه به سپاه فرهت چاووش حمله کرد و آنان را وادار به عقب نشینی نمود. روز بعد دو سوار عثمانی با پرچم سفید خواستار دفن کشتگان خود شدند که این درخواست با موافقت نظام الدین مواجه شد. پس از چند روز که دو طرف به دفن کشتگان خود پرداختند، اسیران را مبادله کردند و لشکر شکست خورده عثمانی از آذربایجان خارج شد.