Русские израсходовали почти все патроны и не могли продолжать наступление под перекрестным огнем неприятеля: спереди производился сильный ружейный огонь, большей частью двойными пулями; справа приблизившийся флот осыпал русских градом бомб, ядер и картечей. Пальба турецкого флота не оставалась без ответа: крепостная артиллерия потопила две канонерки; полевая - две шебеки. Лейтенант Ломбард, несмотря на недавнее запрещение, атаковал на своей галере левый фланг неприятельского флота, и 17 легких судов заставил отойти от берега. Но это не парализовало турецкий огонь, и русские были вынуждены снова ретироваться, потеряв несколько полковых орудий.
Солнце стояло низко; генерал Рек еще при первой атаке был ранен и вынесен из боя; убыло из строя много и низших начальников, ряды поредели. Суворов получил картечную рану в бок, ниже сердца, и на некоторое время потерял сознание. Перед его глазами русские роты и батальоны проносились мимо в быстром отступлении; турки с радостными криками отвозили с поля доставшиеся им русские пушки и яростно преследовали отступающих; дервиши сновали по турецким рядам, возбуждая энергию мусульман и показывая пример. Но сердце его не дрогнуло, он не считал дело проигранным и смотрел на двукратную неудачу как на фазисы боя. Четыре месяца спустя, описывая одному из своих приятелей кинбурнское дело, он говорит про этот момент: "Бог дал мне крепость, я не сомневался".
Он приказал прислать из Кинбурна и в вагенбурга все, что можно. Пришло 3 роты, подоспел слабый батальон из резерва в 14 верстах за крепостью, пришла на рысях легкоконная бригада, за которою было послано утром, верст за 30. Свежие войска повели третью атаку с бурным порывом. Турки были выгнаны из всех ложементов; легкоконная бригада била их с фронта, пехота теснила справа, казаки действовали слева. Неприятель очутился в тисках и нигде не видел спасения: суда отошли в море по приказанию паши, который хотел так вдохнуть в свои войска больше решимости и храбрости. По словам Суворова, турки как тигры бросались на теснивших их русскую пехоту и кавалерию, но безуспешно. Скоро они были сбиты на пространство в полверсты; русская артиллерия громила их картечью, нанося страшный урон. Турки бросались в море: одни укрывались за бревенчатой эстакадой, другие искали спасения вплавь и гибли в воде сотнями. Дело было для них проиграно безвозвратно.
Спустилась ночь, Суворов велел войскам отойти к Кинбурну. В это время турецкие Запорожцы, надеясь найти крепость без гарнизона, хотели взять ее, но были отбиты. Бой был окончен, когда прибыли еще 5 эскадронов с дальнего поста, по утреннему приказанию.
В конце дела Суворов был снова ранен ружейной пулей в левую руку навылет. Он подъехал к берегу, есаул Кутейников омыл ему рану морской водой и перевязал своим галстуком. Суворов страдал от ран и большой потери крови и хотя держался на ногах, но часто впадал в обморок, что продолжалось больше месяца.
Остатки турецкого десанта провели ночь в воде, за эстакадой. Так как многие были ранены, ночь ухудшила их состояние, и не более половины их потом поправилось. Рано утром прибыли к косе турецкие суда за живыми и мертвыми. Посыпались русские ядра и гранаты и много шлюпок потопили; пошло ко дну и одно транспортное судно, слишком нагрузившееся беглецами. Суда отошли, успев забрать живых и часть мертвых; первых было не больше 700; турецких трупов осталось на косе свыше 1500. Описывая генералу Текелли кинбурнское дело, Суворов сознавался, что следовало бы в ту же ночь забрать в плен или истребить уцелевших турок, но он не мог этого сделать вследствие истощения сил и беспрерывных обмороков. "Божиею милостью довольным быть надлежало".
Суворов в донесении Потемкину пишет, что если бы "флот, как баталия была, в ту же ночь показался, дешевая бы была разделка". Но эскадра оставалась бездеятельным зрителем, исключая одной галеры лейтенанта Ломбарда. Вслед за кинбурнской победой, адмирал Мордвинов попытался сжечь турецкий флот. Попытка не удалась, и одна плавучая батарея попала в руки туркам; находившийся на ней как охотник храбрец Ломбард хотел ее взорвать, но был удержан другими, и турки взяли его со всеми прочими в плен.