到8月4號時候，法軍正在收縮兵力，打算徹底擊退維爾姆澤。
而維爾姆澤現在還沒搞明白狀況呢。他依舊堅持當時維也納戰爭議會的命令，讓奧軍兩軍合流。但這也太死板了吧。明明他跟之前科斯達·諾維奇的軍隊越隔越遠，人家都被打跑了。他以為諾維奇還只是被擊退而已，還是會回來的。
維爾姆澤立刻傳信過去，要求多維奇繼續向主力靠攏，他自己的主力則在卡斯蒂廖內以南的陣地制定戰略。
而拿破侖則把意大利軍團的幾個師南北排列，向東而立。他把馬塞納師設在左翼，奧熱羅師設在右翼。南邊還有一個塞呂里耶師，一方面監視者維爾姆澤的右翼，一方面準備隨時堵截奧軍的支援。拿破侖還命令部隊：無論這一條戰線的什么位置被奧軍攻擊了，其他的部隊立刻要一起行動去支援。這就有點類似中國古代的“一字長蛇陣”。
當時，奧軍從亞太開了一支4000多人的奧軍援軍來支援維爾姆澤。這支援軍行軍到卡斯蒂廖內西南方時，撞見了拿破侖的塞呂里耶師。奧軍援軍為了盡快支援維爾姆澤，沒有交火，而是徑直向維爾姆澤的左翼靠攏。原本塞呂里耶是準備截住支援軍的，但是很不巧，那天塞呂里耶發燒了，無奈只能把指揮權移交了。事實上，塞呂里耶的整個部隊都在遭受感冒。最終他們沒有成功地截住這支奧軍軍隊。于是，塞呂里耶補救辦法便是對奧軍后方實行機動，并對奧軍造成威脅。
總之，如果法軍想取得勝利，就必須等待這一機動完成。而當時已經得到增援的維爾姆澤有了15，000多人了。
8月5號，第二次卡斯蒂廖內會戰爆發。拿破侖的主力師：奧熱羅師和馬塞納師展開了佯攻，為塞呂里耶提供掩護。馬塞納負責正面迎敵，而奧熱羅則率軍沿著阿迪杰河包抄奧軍。
凌晨六點，奧熱羅師的前鋒便抵達了奧軍的左翼，如同一把利刃一般，直指毫無防備的維爾姆澤。科斯達·諾維奇火速擊退了奧熱羅師。而維爾姆澤正在率領軍隊攻打卡斯蒂廖內的馬塞納。奧軍配合著致命的炮火火力掩護，采用步兵不斷沖擊法軍的方式，進攻卡斯蒂廖內陣地。法軍的馬爾蒙立刻帶著二十二門火炮上前，利用霰彈（即葡萄彈）對敵人進行近距離攻擊。在法軍霰彈的攻擊之下，奧軍的前鋒迅速被打退，但是后面的奧軍還是沖進了法軍的前線炮兵陣地。法軍寡不敵眾，不少火炮被奧軍搶走。而法軍的騎兵也沒有辦法實行有效的反擊，還被敵軍的騎兵一頭撞過來，直接被打退。
正當維爾姆澤覺得自己將要勝利的時候，身后突然出現了法軍塞呂里耶的一個師。要知道，維爾姆澤當時后方只有1萬多人，也就一兩個師的人數。面臨這種襲擊，奧軍迅速懵了。他們展示了他們非常低的軍事素養。要知道奧地利軍隊的軍事素養遠遠不如拿破侖的意大利軍團。
但是，維爾姆澤還是下定決心固守陣地，于是奧軍的左翼開始收縮，然后撤出平原，向自己的右翼靠攏。同時，多維奇利用丘陵掩護，往東北方向撤退。
但法軍不僅由東南兩個方面發起反擊，拿破侖還從后方調來了一個師，從北面發動進攻，企圖對奧軍實施合圍殲滅。這次法軍集合了35，000人的兵力圍攻奧軍的15，000人。法軍占了絕對的優勢。
維爾姆澤發現敵人人數增多后，還想快速撤退，而且是有紀律地整齊撤退，但是法軍的騎兵和大炮并不允許他有規則地撤退，法軍的追擊使得奧軍陷入混亂之中。
要知道軍隊撤退時，其實最考驗將領的指揮才能。因為撤退通常會變成一種大潰退，軍隊根本不像軍隊，而是像一盤散沙。
這種潰退對維爾姆澤也是致命的。就在這時，法軍停了下來。因為連續地作戰與連續地奔襲使得法軍疲憊不堪。法國人也是人哪！他既然是人，就受不了這種巨大的壓力，法軍不得不休息一下。而馬塞納和奧熱羅的兩個師也沒有完全從8月3日的激戰中恢復出來。
最終，奧軍得以逃脫，往瓦萊喬方向撤去。
第二次卡斯蒂廖內會戰結束，法軍再次大獲全勝。
至此，法軍經過兩次會戰，徹底地在戰役中取得勝利，并且在此次戰役中共擊傷、俘虜了兩萬余名奧軍。先前耀武揚威的奧地利軍隊已經徹底被打怕了。要知道奧軍一開始有多少人？六七萬是至少的，但是這一次又損失兩萬多人，損失極為慘烈。這已經和之前我們說過的常規傷亡比不一樣了，本來失敗一方的傷亡比是約20%，現在卻幾乎要翻一倍了。
之后，法軍繼續乘勝追擊，當然，這些追擊的戰斗中也不是沒有任何損失。索尼和塞呂里耶兩位師長受傷了，而拿破侖非常佩服這兩位將軍。他讓手下送兩位回家，然后讓炮兵將領中的兩位老手：克洛德·亨利將軍和他剛剛晉升的約瑟夫（不是他哥哥）將軍接任這兩位的師長的職務。而巴黎，對這事兒沒意見，他們也不敢有意見。
奧地利方面聽說了維爾姆澤一敗涂地，于是準備再命令他去解除曼圖亞之圍。但是法國間諜得知了消息，立刻報告了拿破侖。
拿破侖開始處理這件事。他設計了新的補給交通路線（從中立國熱亞那經過，而不是皮埃蒙特）。他還從阿爾卑斯軍團獲得援軍，并湊夠了50，000人。法國政府不敢不給他援兵了，因為現在整個法國，整個巴黎都看著拿破侖，都指望著他打勝仗后攪和戰利品來過日子，這不僅有名聲還有錢呀。拿破侖最擅長的就是搜刮物資和繳獲戰利品了。
此時的維爾姆澤至少有三條南下道路，但是拿破侖不知道他會走哪條。于是，他要求沃布爾率領11，000人封鎖加爾達湖的路。要求馬塞納帶13，000人去阿迪杰河。而奧熱羅率領9，000人保護右翼。這從而構成了以拿破侖為核心的機動軍團。拿破侖還讓拉納率領1200名步兵與騎兵巡邏。拿破侖本人也率領預備隊3500人留在萊尼亞戈。還有10，000包圍曼圖亞，另外還有6000人去提防克雷莫納的起義。
另一場戰爭，一觸即發。