Cánh trái của Révillon đánh vào cánh phải của quân Cờ đen nhưng không thắng, rồi lại bị đại bộ phận quân Cờ đen phản kích. Khi đạn dược dần cạn, quân Pháp phải rút về hướng Cầu Giấy. Cuộc rút lui suýt chuyển thành cuộc tháo chạy, vì dân phu người Việt trong đoàn hoảng loạn, ào ào bỏ chạy về phía sau, làm nghẽn cả con đê dùng để tiếp tế đạn dược. May mắn cho quân Pháp là tiểu đoàn hải quân đánh bộ của Chevallier bắn chặn từ phía làng Vọng để yểm trợ cho quân Pháp rút lui, đồng thời gây tổn thất nặng cho quân Cờ đen xông ra từ vị trí phòng thủ để đuổi theo. Khi trời xẩm tối, Bouet đưa quân dự bị tham chiến, tạo điều kiện cho Révillon củng cố lại đội hình. Do không nhận được tin gì từ hai cánh quân kia, nên Bouet hạ lệnh cho cánh quân của Révillon rút về Hà Nội trong đêm đó.

Lưu Vĩnh Phúc sở dĩ có thể phản công áp đảo cánh quân của Révillon vì hai cánh quân kia của Pháp không tạo được áp lực đáng kể lên quân Cờ đen. Cánh quân trung tâm của Coronnat không tìm được quân Cờ đen, còn cánh phải của Bichot chiếm được làng Chèm, nhưng sau đó bị chặn lại trước chiến lũy phòng thủ của quân Cờ đen tại Quatre Colonnes. Tới ngày 16 tháng 8, Bichot cho tiến quân đánh lên Quatre Colonnes, thì mới biết quân Cờ đen đã bỏ chiến lũy buổi đêm trước. Cuộc giao tranh diễn ra trong lúc trời mưa tầm tã, và trong ngày 15, đê sông Hồng vỡ, gây ngập lụt khắp vùng giữa Hà Nội và Phủ Hoài. Trận lụt này như vậy đánh dấu chấm hết cho trận đánh. Cả hai cánh quân của Coronnat và Bichot đều không tiến lên được, cánh quân của Coronnat rút về Hà Nội, còn cánh quân của Bichot chiếm đóng Quatre Colonnes, rồi cho chở về Hà Nội một số khẩu đại bác mà quân Cờ đen bỏ lại khi rút lui. Quân Pháp tuyên bố rằng trận lụt khiến cho họ không thể giáng một đòn nặng vào quân Cờ Đen. Tuy nhiên trên thực tế, trận lụt này gây thiệt hại nặng nề cho quân Cờ đen, Lưu Vĩnh Phúc phải rời các chiến lũy trước sông Đáy để rút về phía bên kia bờ sông, bỏ lại hết vật tư chiến tranh và thương binh của mình.

Về phía quân Pháp có 17 người chết (trong đó có 2 sĩ quan) và 62 người bị thương. Quân Pháp ước tính quân Cờ Đen có 300 người chết và 800 người bị thương.[2]