2h sáng ngày 21 tháng 5, lực lượng đi đầu quân đoàn VI (Áo) – gồm 4 tiểu đoàn bộ binh và 8 khối kỵ binh tiền vệ – xuất kích đánh vào Aspern. Quân Áo ban đầu tiêu diệt được các tiền đồn Pháp ở ngoại vi, nhưng khi người Áo tiến sâu vào thị trấn, họ gặp phải sự kháng cự mạnh của 2 tiểu đoàn Pháp thuộc sư đoàn Molitor. Quân Pháp đã dần dần chặn được đà tiến công của địch. Sau đó, quân tiên phong quân đoàn I (Áo) tiến hành một đợt công kích mới vào Aspern, nhưng quân Pháp đã nhận được viện binh từ 4 trung đoàn ngoài Aspern và đẩy lùi được quân Áo. Một đợt tấn công thứ ba của quân Áo cũng thất bại với thương vong khá lớn. Đến 17h chiều, Karl tự mình đem 20 tiểu đoàn đánh phá Aspern từ nhiều hướng. Quân Áo đã thọc sâu vào thị trấn và đánh bật quân địch khỏi nhà thờ và nghĩa địa của Aspern sau nhiều trận giáp lá cà hết sức đẫm máu.[12] Lúc 18h, quân Áo đã chiếm được phần lớn Aspern và các đơn vị Pháp phòng thủ Essling hao tổn hơn 1 nửa quân số của mình sau nhiều giờ giao tranh. Masséna xua 4 nghìn quân phản kích vào Aspern nhưng không thành công.[13]

Sau khi chiếm Aspern, Karl lệnh cho quân đoàn II hợp lực với quân đoàn kỵ binh dự bị tấn công trung tâm quân Pháp. Trong lúc kỵ binh Áo đang di chuyển, thống chế Pháp Jean-Baptiste Bessières đã chủ động xua một bộ phận kỵ binh Pháp cùng các chư hầu Đức (chẳng hạn như Baden và Hesse) phản kích vào đội hình địch[14].[13] Kỵ binh Pháp tiêu diệt được các toán tiên phong của kỵ binh Áo, nhưng sau đó bị chôn chân trước hỏa lực mạnh của bộ binh Áo. Bessières đành rút kỵ binh về tuyến xuất phát, nhưng ngay sau đó ông ta chỉnh đốn lại lực lượng để chuẩn bị một đợt xung phong mới. Khoảng 19h, Napoléon cũng chi viện 1 lữ đoàn thiết kỵ cho Bessières và chỉ thị cho ông ta tấn công theo 3 hàng dọc. Lần xung phong thứ hai của kỵ binh Pháp diễn biến tương tự như lần đầu: kỵ binh Bessières vượt qua 2 tuyến đầu của quân Áo nhưng sau đó bị các khối bộ binh dày đặc của Áo ghìm chân. Trước sự kháng cự mạnh của bộ binh Áo cùng những đòn phản kích của kỵ binh Áo do Liechstenstein chỉ huy, kỵ binh Pháp một lần nữa rút chạy về tuyến xuất phát, nhưng đã đạt được mục tiêu là ngăn cản quân Áo đánh vào trung tâm quân Pháp.[13]

Cũng như ở Aspern, giao chiến bùng phát rất dữ dội ở Essling trong suốt ngày 21 tháng 5. Tại đây, 25 tiểu đoàn Áo của Rosenberg đã mở nhiều đợt công kích mạnh vào lực lượng phòng thủ của sư đoàn Boudet (thuộc quân đoàn IV Pháp, nhưng được giao cho tư lệnh quân đoàn II Jean Lannes chỉ huy).[15] Tuy nhiên, quân Pháp đã biến kho thóc của Essling thành một pháo đài phòng thủ kiên cố và bẻ gãy tất cả cuộc tấn công này. Khi đêm gần xuống, Lannes xua kỵ binh ồ ạt phản kích đánh quân đoàn IV (Áo). Quân thiết kỵ Pháp và các đơn vị khinh kỵ của chư quân Württemberg chiến đấu rất dũng cảm;[16][14] tuy nhiên, đến 18h quân Áo đã chặn được cuộc tấn công của kỵ binh Pháp; quân Pháp chết và bị thương rất nhiều.[14] Khoảng một thời gian sau 19h, quân đội 2 phe đều kiệt sức và tạm ngưng giao chiến cho đến hết ngày 20 tháng 5.[13] Trong đêm, người Pháp đã đưa thêm một lực lượng lớn từ bờ nam sông Donau sang đồng bằng Marchfeld, nâng tổng số quân Pháp tham chiến ở Aspern-Essling lên khoảng 7 vạn người.[2][17] Napoléon dự định sử dụng lực lượng này để bao vây 2 cánh sườn quân Áo và đập nát trung tâm của Karl. Để làm được điều đó, Napoléon trước tiên ra lệnh cho Masséna phản kích chiếm lại Essling vào đầu hôm sau.[18]

Rạng sáng ngày 22 tháng 5, Masséna tổ chức phản công vào Aspern. Quân Áo bẻ gãy được đợt tấn công đầu tiên của địch, nhưng sau đó Masséna tự mình dẫn quân xông lên đánh bật người Áo khỏi Aspern. Cùng lúc đó, quân Pháp tiếp tục giữ vững Essling trước các đợt tấn công của Rosenberg. Trước những điều kiện thuận lợi này, Napoléon huy động quân đoàn II của Lannes đánh thốc vào trung tâm quân địch.[18] Được sự yểm trợ của thiết kỵ và khinh kỵ Pháp, bộ binh của Lannes đã loại 2 trung đoàn người Hungary khỏi vòng chiến và dần dần phá vỡ trung tâm của Áo. Khi lực lượng trung tâm Áo có dấu hiệu tan vỡ, Karl đích thân phi ngựa lên trước hàng quân và động viên binh sĩ giữ vững trận tuyến[15]. Sự liều lĩnh của vị vương gia này đã gây nên tâm lý phấn khích cho toàn quân Áo. Kết quả là quân Áo củng cố lại trận tuyến và bẻ gãy các đợt tấn công của Lannes. St. Hilaire, 1 bộ tướng tài ba của Lannes, đã bị thương nặng do trúng đạn đại bác Áo. Napoléon sai Bessières mang thiết kỵ đến tiếp sức cho Lannes, nhưng kỵ binh Pháp chưa kịp gặp bộ binh Áo thì đã bị kỵ binh Áo giáng 1 đòn thất bại thê lương. Lannes yêu cầu Napoléon đưa quân đoàn của Louis Nicolas Davout từ bờ nam sang trợ chiến, nhưng quân Davout không thể vượt sông do các cầu của Pháp vừa bị tàu hỏa công Áo phá hủy.[15][18] Đến 11h, Napoléon quyết định rút dần quân đoàn II về đảo Lobau, đồng thời đôn đốc công binh sửa cầu nhanh chóng để quân sĩ rút lui.[15][18]

Cuộc rút lui của quân đoàn Lannes ban đầu diễn ra trong trật tự, nhưng không lâu sau tình hình trở nên tồi tệ cho quân Pháp.[18] Bên trái Napoléon, các trung đoàn bộ binh Splenyi và Benjowsky (Áo) đã xông lên dưới sự yểm hộ của pháo binh và đánh bật quân Pháp khỏi phần lớn Aspern bằng 1 trận cận chiến. Masséna tung 3 tiểu đoàn Cận vệ vào Aspern nhưng vẫn đánh không lại quân Áo.[15].[18] Ở trung tâm trận địa, Karl triển khai pháo binh bắn bầm dập đội hình quân đoàn II, khiến Lannes phải xin cho đội Cựu Cận vệ đi kèm các tân binh của ông ta để ngăn ngừa họ tháo chạy tán loạn. Cuộc khủng hoảng lên tới đỉnh điểm khi Liechtenstein hợp lực với quân cánh trái Áo đánh bật quân Pháp khỏi hầu hết Essling, quân Pháp chỉ còn giữ được kho thóc của thị trấn.[18] Napoléon chỉ thị rút toàn bộ lực lượng về đảo Lobau, nhưng đồng thời dùng một số tiểu đoàn Cận vệ phản kích vào Essling để ngăn chặn địch địch truy kích và câu giờ cho công binh Pháp hoàn tất sửa cầu. Tuy bị tổn thất 1/4 binh lực, các đơn vị Cận vệ Pháp đã chiếm lại được một phần đáng kể của Essling. Tình huống bất ngờ này đã buộc Karl hạ lệnh cho lực lượng trung tâm và cánh trái ngưng tấn công để chỉnh đốn đội ngũ. Giao tranh giữa cánh phải Áo với cánh trái Pháp gần Aspern kéo dài đến cuối chiều mới hết, nhưng vào thời điểm 16h, trận đánh về cơ bản đã kết thúc và quân Pháp rút lui an toàn về Lobau. [15][8][19]