Удача Эллиота казалась добрым знаком, и в любом случае стало очевидно, что Ван Ренсселер в скором времени предпримет атаку на британские позиции. Теперь его силы намного превосходили британские, которые даже с учетом индейцев составляли менее 2000 человек. К тому же американская милиция требовала действий. Ван Ренсселер отправил на британскую сторону реки шпиона, и выяснилось, что даже без активного содействия генерала Смита можно рассчитывать на успешную атаку силами нью-йоркской милиции и регулярных отрядов, имевшихся в его распоряжении. Ван Ренсселер собрал свои силы у деревни Льюистон прямо напротив Куинстонских высот. Большая часть британских войск находилась в форте Джордж, вблизи устья Ниагары и в фортах Эри и Чиппава, располагавшихся выше водопада. Основная трудность при переправе в Куинстон состояла в том, что, хотя ширина реки составляла всего около 250 ярдов, течение было очень быстрым.
Ван Ренсселер намеревался перейти Ниагару, захватить высоты и, таким образом, обеспечить себе контроль над местностью. Главная проблема его плана заключалась в том, что у него не было никаких шансов на неожиданность. Ван Ренсселеру пришлось бы переправляться через быструю реку с необученными войсками и, вероятно, при сильном сопротивлении со стороны противника. Утром 11 октября, когда предполагалось начать атаку, эти трудности стали совершенно очевидными. Лодки не прибыли в нужное время, и Ван Ренсселеру пришлось отложить атаку на два дня, потому что следующий день и большую часть ночи его войска готовились к ней.
На рассвете 13-го американцы начали вторую попытку. Ван Ренсселер хотел отправить две колонны по 300 человек каждая, которые должны были переправиться через реку и предпринять первый штурм, после чего вернувшиеся назад лодки переправили бы подкрепления первым колоннам.
Даже без помощи Смита Ван Ренсселеру хватало солдат регулярной армии для формирования одной из колонн. На этот раз лодки были готовы с раннего утра, и колонны поднялись на борт, но вскоре британцы заметили американцев. Колонна милиции под командованием Соломона Ван Ренсселера причалила первой под сильным огнем противника, и командир почти сразу получил несколько ранений. Колонна солдат регулярной армии задержалась из-за проблем с лодками, но, когда они причалили, малочисленные британские силы оказались в трудном положении. Вскоре прибыли американские подкрепления, и британские индейцы, прискакавшие из Чиппавы, были отброшены.
На британской стороне реки генерал Брок провел ночь в форте Джордж. Услышав звуки выстрелов, он немедленно поскакал в Куинстон и, прибыв туда, быстро организовал пешую атаку в надежде вернуть себе высоты, но получил ранение в грудь и умер. Британцы отступили, и следующая попытка завладеть высотами, предпринятая заместителем Брока подполковником Джоном Макдонеллом, тоже потерпела неудачу. Сам Макдонелл позднее скончался от ран. Американцы успешно отстояли свои позиции на британской стороне реки, но их соотечественники на американском берегу превратили атаку в сплошное недоразумение. Теперь многие из бойцов милиции отказывались переправляться, несмотря на увещевания офицеров, и поток американских подкреплений практически иссяк.
Внезапно позиции американцев оказались в опасности, поскольку из форта Джордж прибыл генерал-майор британской армии американского происхождения Роджер Шиффе, который привел подкрепление и, соединившись с индейцами, напал на оборудованные второпях позиции американцев. У Шиффе было больше 1000 человек (включая индейцев), и американцы дрогнули. Их шансы отступить назад за реку исчезли, когда выяснилось, что многие лодочники в панике сбежали, а лодки разбросало по реке. Цена оказалась высокой. Более 900 американцев (почти половина из них солдаты регулярной армии) попали в плен, и более 300 были убиты или ранены. Британцы потеряли 14 человек убитыми, 77 ранеными и 28 пропавшими без вести. Несмотря на гибель генерала Брока, это было самое крупное поражение американцев, и после потери Детройта оно стало сокрушительным ударом. Те американские войска, которые храбро сражались, стали жертвами бездарной подготовки, раздоров среди офицеров, недостаточной выучки и плохой организации. Британцы под командованием Брока и Шиффе действовали быстро, и, как и в Детройте, выяснилось, что благодаря американской неорганизованности им не пришлось иметь дело со значительным превосходством в численности, с которым они ожидали столкнуться в начале войны. Позднее американский генерал Смит говорил об операции на Ниагаре, что это «наука не полагаться на толпу, которая явилась на берег Ниагары поглазеть на бой, как на театральное представление, и если зрелище их разочаровывает, они портят свои мушкеты, а если им не выдают дневного рациона, дезертируют».