Pese a no sospechar del ataque fueron precavidos y marcharon en doble columna, a paso redoblado, con bandera desplegada en dirección al convento.
«En dos minutos estaremos sobre ellos, sable en mano», arengó San Martín a los granaderos instantes previos.
Las fuerzas patriotas lanzaron un ataque envolvente que los tomó por sorpresa. Cuando los españoles vieron la carga, del coronel de frente y de Bermúdez desde detrás del convento, se formaron en martillo y efectuaron una cerrada descarga de fusilería y metralla y comenzaron un esforzado repliegue hacia los barcos dejando en el campo de batalla 40 muertos, 14 prisioneros, de ellos 12 heridos, sin incluir los que se desplomaron y llevaron consigo, que por los regueros de sangre que se ven en las barrancas considero mayor número, escribió el Libertador.
El principal logro del combate de San Lorenzo fue que los españoles dejaron de realizar incursiones desde Montevideo a través del río, produciéndose un debilitamiento progresivo de los realistas. Esto permitió desalojar, más adelante, a los españoles del actual Uruguay.
Además, al no haber más saqueos por parte de las tropas españolas (decomiso de ganado y de dinero) se produjo un ambiente de seguridad para los pobladores de las provincias cercanas y permitió la fluidez comercial con Paraguay, que era una fuente importante de víveres y comercio para la época.
Por último, fue el impulso definitivo para la gran campaña de independencia en el sur del continente americano.
