Suworow niezauważony przez warty litewskie uderzył na śpiące wojsko Ogińskiego, nie dając mu szansy na sprawne ustawienie szyków. Niespodziewany atak rosyjski zaskoczył 300 janczarów i 700 kawalerzystów polskich, przebywających w mieście. Rosjanie pobili te odcięte od znajdujących się pod wodzą Józefa Bielaka ułanów (liczące 1500 ludzi) oddziały. Jedynie kawaleria Bielaka dała radę się wycofać, gdyż znajdowała się w chwili ataku poza zabudowaniami miasteczka. W ręce Suworowa wpadła cała polska artyleria. Straty konfederatów wyniosły 1000 rannych i zabitych. W wyniku tej klęski, konfederacja straciła oparcie na Litwie, a wojska konfederacji wycofały się w kierunku Prus Wschodnich.
Uczestnicy bitwy W bitwie pod Stołowiczami brało udział dwóch późniejszych generałów wojsk litewskich zasłużonych podczas wojny 1792 oraz insurekcji kościuszkowskiej: weteran wojny siedmioletniej Józef Bielak oraz bohater insurekcji 1794 książę Romuald Tadeusz Giedroyć. Hetman Ogiński już nigdy więcej w swym życiu nie miał okazji dowodzić wojskiem w polu. Aleksandr Suworow miał jeszcze nie raz pokonać wojska RzeczypospolitejMała Encyklopedia Wojskowa. A-J. Warszawa 1967, s. 115..