Oko 23 časa, 15. avgusta, delovi srpske Kombinovane divizije su naišle na izvidnicu austrougarske vojske na padinama Cera.
Posle upada u Srbiju 200.000 austrougarskih vojnika u Prvom svetskom ratu Srpska vrhovna komanda je prebacila 180.000 vojnika u severozapadnu Srbiju i izradila plan za glavni deo Cerske bitke, koja je počela 12. avgusta.
Komandant Druge srpske armije, general Stepanović je obrazovao Cersku udarnu grupu od Moravske divizije I poziva i Kombinovane divizije sa ciljem napada u dolini Jadra. Stepanović je shvatio važnost planice Cer i samoinicijativno je odlučio da zauzme njene dominantne kote Trojan i Kosanin grad.
Oko 23 časa, 15. avgusta, delovi srpske Kombinovane divizije su naišle na izvidnicu austrougarske vojske na padinama Cera i tako je započelo glavni deo bitke. Austrougarske pozicije su bile slabo branjene i njeni branitelji su odbijeni sa planine. Do ponoći, oštri sudari i borebe između leve austrougarske kolone 21. austrougarske divizije i Srba su se vodili u mraku. Do jutra 16. avgusta Srbi su zauzeli venac Divača i oterali Austrougare iz Borinog sela. Austrougarske trupe su imale dosta gubitaka i povukle su se u neredu. Kako je dan odmicao, Srbi su onemogućili 21. pešadijskoj diviziji da se poveže sa 2. armijom u Šapcu, tako što su je oterali sa padina Cera.
Srbi su pokušali da povrate Šabac, ali nisu imali uspeha. Prva kombinovana divizija je napala Trojan i Parlog, pre nego što se uputila u Kosanin grad. Na drugom mestu, Austrougari su uspeli da odbiju srpsku 3. armiju, terajući je da izmanevriše jednu od svojih divizija (Moravska divizija drugog poziva) kako bi zaštitila prilaz Valjevu, kome je pretila 42. domobranska divizija.
Rano izjutra 18. avgusta, Austrougari su pokrenuli još jedan napad, sa namerom da potisnu Šumadijsku diviziju I poziva sa šabačkog mostobrana i omoguće 5. armiji da krene u napad. Međutim, napad nije uspeo jer su Srbi uništili njihove snage kod reke Dobrave, terajući preživele vojnike da se povuku. Na drugom mestu, kontraofanziva Druge srpske armije je nastavljena duž Cera i Iverka, napadom Kombinovane divizije na selo Rašuljača gde su naišli na snažan otpor kod Kosaninog grada. Prvi napad Srba je odbijen, ali su napadi nastavljeni i tokom noći. Izjutra 19. avgusta, Srbi su uništili austrougarske snage i zauzeli gradić. Moravska divizija prvog poziva je oterala 9. pešadijsku diviziju sa njenog položaja i odbili njen kontranapad nanevši joj teške gubitke. Četvrti korpus je ponovio napade protiv Šumadijske divizije, čime je naterao Srbe da se povuku sa lakim gubicima. Činjenica da Srbi nisu slomljeni napadom Četvrtog korpusa, značilo je da austrougarska divizija nije uspela da zaustavi njeno napredovanje prema planini Cer, jer ako bi to uradila, Šumadijska divizija bi napala Četvrti korpus sa boka. Zbog toga, 4. korpus nije uspeo da se poveže sa austrougarskim snagama kod Cera.
Rašuljaču su zauzeli Srbi u podne, a Kombinovana divizija je iskoristila ovaj događaj da krene prema Lešnici. U međuvremenu, Moravska divizija prvog poziva je napala Iverak i uspela da potisne Austrougare. Selo Veliku Glavu su Srbi zauzeli pre podne, a poslepodne je opet zauzet Rajin grob. U ovo vreme, Austrougari su počeli da se sve brže povlače, jer im je moral opao, kao i organizacija. Treća armija je imala sličan uspeh, odbila je 36. pešadijsku diviziju i naterala je na povlačenje u neredu. Srbi su zatim krenuli da progone Austrougare duž celog fronta. Do 20. avgusta, austrougarske snage su još uvek bežale ka Drini, a Srbi su nastavili da ih gone. Cela 5. armija je bila prinuđena da se povuče u Bosnu. Mnogi austrougarski vojnici su se udavili u reci bežeći u panici. Srpski izveštaji sa fronta su govorili “da se neprijatelj povlači u najvećem neredu”. Radomir Putnik je obavestio srpskog kralja Petra I u telegramu “da je glavni neprijatelj poražen kod Jadra i na planini Cer i da ih njihove snage progone”. Posle trijumfa na planini Cer, Srbi su hteli da povrate teško utvrđeni grad Šabac. Žestoki okršaji su se desili 21. i 22. avgusta, tokom kojih su se srpske snage uspele da se probiju do zapadne strane grada. Do 23. avgusta su opkolili grad i uveče doterali tešku artiljeriju. Sledećeg dana su Srbi ušli u grad samo da bi otkrili da su ga Austrougari napustili prethodno veče. Do 4 sata popodne, srpske snage su stigle do obala Save, čime je prva austrougarska ofanziva završena.
Zahvaljujući sjajnoj strategiji srpske komande i neuporedivoj hrabrosti srpskih vojnika, do 24. avgusta u Srbiji nije ostao ni jedan austrougarski vojnik, izuzev 4.500 zarobljenika. Cerska bitka je prva saveznička pobeda u Prvom svetskom ratu, koja je silno podigla ugled srpske vojske i sprečila Austro-Ugarsku da na vreme koncentriše trupe na ruskom frontu.
