Филипп, по сути, применял ту же стратегию, что и в войне с иллирийцами. Его собственный правый фланг был расположен так, чтобы обойти афинян слева, а центр и левый фланг выстроены под углом к линии фронта греков. Таким образом, когда Филипп и его гвардия вступили в бой с афинянами, остальная часть македонского войска продолжала наступать.
I фаза.Македоняне наступают, греки заняли позицию.
II фаза.Филипп отступает, при продвижении его центра и левого фланга. Афиняне, центр и беотийцы наступают на левом фланге, но «священный отряд» неподвижен.
III фаза.Наступление Александра в центре. Филипп наносит удар с фланга, со стороны Гемонской равнины.
За этим неизбежно произошел сдвиг влево у афинян, за которыми автоматически последовали и союзники, стоявшие в центре. Как и предвидел Филипп, афиняне сначала с энтузиазмом перешли в наступление. Заметив, что македонская гвардия будто бы стала отходить, афинский полководец Стратокл потерял голову и начал кричать: «Вперед! Выгоним их обратно в Македонию!» Однако «отступление» Филиппа вовсе не было бегством. Гвардейцы шли сохраняя боевой порядок, держа наготове копья-сариссы. Когда афиняне с воплями бросились в атаку, их центр оказался еще более опасно рассредоточенным, чем прежде. Произошло то, чего ждал Филипп. Македоняне отступили на берег речки Гемус (это название означает «кровавая»), а между войсками греков и Фиванским полком образовался роковой разрыв. Туда и устремился юный наследный принц во главе отборной македонской конницы, нанеся удар в самую сердцевину фиванских сил, в то время как другая кавалерийская часть напала на «священный отряд» с фланга. Вскоре фиванцы попали в окружение, Филипп же, остановив «отступление», начал контратаку с высокого берега реки. Дело, начатое кавалерией, завершила фаланга. После упорного боя силы греческих союзников дрогнули, и они обратились в бегство. Исключение составил «священный отряд». Подобно тремстам спартанцам в Фермопилах, эти триста фиванцев погибли, сражаясь на поле боя (только 46 человек были взяты в плен). Захоронения остальных этих воинов были найдены во время позднейших раскопок. У места их захоронения до сих пор стоит, словно на страже, Херонейский лев.
Когда битва кончилась, Филипп установил «трофей» в честь победы, принес жертву богам и наградил многих своих командиров и солдат за доблесть. Теперь будущее Эллады было в руках царя, но он знал, что и после победы Афины могут доставить ему неприятности. Действительно, через день в Херонею пришли вести, что афиняне вооружают рабов и неграждан и готовятся до конца защищать свой полис. Известно, что Филиппа встревожили эти события. Афинский флот полностью сохранил боеспособность, сохранны были и порт и арсеналы Пирея. Жители Афин могли долго контролировать морские коммуникации и линии снабжения. Поэтому, несмотря на полную победу при Херонее, у царя были основания соблюдать осторожность.
Условия мира, предложенные Филиппом афинянам, неожиданно оказались благоприятными. Трупы убитых афинских воинов должны были быть доставлены для погребения в Афины, 2000 пленных от пускались без выкупа, Филипп гарантировал неприкосновенность сухопутных и морских границ Аттики. Афины сохраняли контроль над рядом островов в Эгейском море. Однако они обязывались оставить все остальные территориальные притязания, распустить Афинский морской союз и стать союзником Македонии. Руководители Афин безоговорочно приняли эти условия Филиппа. В их положении было не до споров, оставалось только надеяться на милость македонского царя. И все же афиняне могли утешаться тем, что получили гораздо лучшие условия, нежели фиванцы. Поскольку Филипп хотел удержать власть в Центральной Греции, Фиванскую державу должно было сокрушить. Поэтому он позаботился о том, чтобы ликвидировать Беотийский союз – зародыш будущей Фиванской империи. Полисам, в него входившим, была возвращена независимость – хитрый дипломатический ход. В Фивах было учреждено марионеточное правительство, а в Кадмее оставлен македонский гарнизон. Фиванских пленных, в отличие от афинян, отпускали за большой выкуп, под угрозой продажи в рабство.