Положение римлян было не так выгодно, и Эмилий Павл, ученик и сторонник Фабия, советовал не торопиться вступать в битву, а лучше заставить покинуть Аннибала свою выгодную позицию близ Канн. К сожалению, решающий голос в военном совете принадлежал обоим консулам по очереди; Варрон же думал только о том, чтобы поскорее померяться с врагом и, как только пришла его очередь, решил дать большое сражение в открытом поле. Римская кавалерия, как и всегда, выстроилась на флангах, пехота — в центре. Аннибал выстроил свою пехоту в виде полумесяца, причем в средине стояли кельты и иберийцы в национальном вооружении, по бокам — ливийцы в римских доспехах; конница, как и у римлян, расположилась по обе стороны пешего войска. Вскоре битва закипела по всей линии войск. Легионы без труда опрокинули стоявшие против них кельтские отряды и погнали их перед собою. Между тем стоявшей на левом крыле тяжеловооруженной коннице под начальством Гасдрубала удалось одолеть правое крыло римлян и обратить их в бегство. Легионы же, преследуя бегущих кельтов, принуждены были остановиться, наткнувшись на нетронутые еще отряды ливийцев, которые тотчас же с обеих сторон набросились на них. Гасдрубал, разбив правое крыло римлян, прошел позади неприятельского войска и ударил в тыл левому крылу, и без того уже утомленному непрерывными атаками легкой нумидийской конницы. Римляне не выдержали неожиданного натиска и побежали. Неутомимый Гасдрубал, предоставив нумидийцам преследовать бегущих, еще раз собрал свои отряды и направил их против легионов, которые все еще продолжали держаться. Это решило дело. Бегство было немыслимо, пощады же не давали; никогда, быть может, столь огромное войско не бывало разбито так окончательно и с таким незначительным уроном для победителя: Аннибал потерял 6 000 человек, из которых большинство были кельты; римлян пало 70 000, в том числе консул Эмилий Павл, две трети штаб-офицеров, восемьдесят лиц из сенатского сословия. Варрон спасся бегством и укрылся в Венузии.

Этот грандиозный, беспримерный успех, казалось, должен был привести Аннибала к достижению той цели, ради которой он пришел в Италию.