13.05.1809 Наполеон вошёл в Вену, но продержаться долго там не смог. Буквально через пару дней после захвата Вены австрийцы мобилизовали новые силы и готовились отомстить за свою столицу. Наполеон, зная об этом, решил форсировать Дунай до прихода австрийской армии, тем самым застав противника врасплох. По его плану французские войска должны были до прихода австрийцев построить несколько мостов, переправиться на другой берег Дуная, обосноваться там, затем внезапным фронтальным ударом разбить австрийцев.
В ночь с 19 на 20 мая французские солдаты заняли остров Лобау. Саперы французской армии чудом успели перекинуть за одну ночь несколько мостов через Дунай. В полдень 20 мая французская армия начала переправу. К вечеру французы сумели переправить на левый берег Дуная 24-30 тыс. человек и 60 орудий. Эти войска сумели захватить Асперн и Эсслинг.
Австрийские войска находились в это время в непосредственной близости возле войск Наполеона. Но эрцгерцог Карл-Людвиг Габсбург (брат императора Австро-Венгрии Франца I), располагавший к тому времени 90 тыс. солдат не спешил нападать на французов, как того ожидал Наполеон. Развернув около 200 орудий, Карл занял выжидательную позицию.
Когда примерно 40-45 тыс. солдат французской армии оказалась на его берегу, эрцгерцог Карл приказал артиллерии открыть огонь по мостам. Некоторые мосты, по которым переправлялись французы, были надломлены и снесены разволновавшимися в это время водами Дуная. Это лишь слегка затруднило переправу оставшихся войск Наполеона. Куда большие проблемы возникли из-за надлома главного моста, разрушенного разливом неспокойного Дуная, что привело к невозможности переправы остальной армии Наполеона с Лобау.
В это время войска Карла в жестокой битве выбили французов с Асперна, но Эсслинг им захватить пока не удавалось. Французы несколько раз штурмовали Асперн, но каждый раз отступали, неся большие потери. Австрийцы, в свою очередь, штурмовали Эсслинг, но также без успеха. Только ночь остановила эту бессмысленную бойню. Австрийцы укрепились в Асперне, французы в Эсслинге.
В течение ночи Наполеон приказал восстановить разрушенный бурной рекой главный мост. Утром 22 мая Наполеон вместе с подкреплениями переправился с острова Лобау на левый берег Дуная и сумел собрать в Эсслинге до 70 тыс. солдат при 114 орудиях. Силы австрийцев к этому времени достигли 105 тыс. солдат с 288 орудиями. С первыми лучами солнца французский император приказал начать штурм Асперна. Впоследствии это селение переходило из рук в руки 10 раз.
Под Эсслингом также завязались упорные бои. Наполеон приказал атаковать массированным ударом по центру австрийские войска, расположенные возле Асперна. На эту атаку он возлагал большие надежды. Австрийцы дрогнули, увидев, каким ровным строем идут на них французы, не страшась ни пуль, ни ядер. Но в это время на поле боя появился сам эрцгерцог Карл. Он со знаменем в руках повёл своих солдат в атаку. В это же время в бой вступили резервы австрийской армии — элитные гренадерские батальоны. Французские части попали под плотный ружейный и артиллерийский огонь австрийской армии. Маршал Ланн, возглавлявший атаку французов, был смертельно ранен. Французов отбросили назад, однако все последующие атаки австрийцев были отбиты французами.
В это время главный мост вновь был разрушен. Разрушение главного моста почти лишило французов подвода новых подкреплений и регулярного подвоза боеприпасов с Лобау. В этих обстоятельствах Наполеон не видел возможности удержаться на левом берегу. С наступлением темноты, когда атаки австрийцев прекратились, он дал приказ отступать на остров Лобау по оставшимся небольшим мостам. Отступлением войск руководил Массена, и сделал это он довольно умело. Австрийцы не преследовали врага, что позволило некоторым частям французской армии провести ночь на поле боя. Трофеи, доставшиеся австрийцам, были ничтожны.
Хотя Наполеон утверждал, что он по собственной воле отступил с поля боя, правду скрыть не удалось. До Парижа докатилось печальное известие о неудаче Наполеона в битве при Асперн-Эсслинге. После этого сражения создалась реальная угроза того, что на стороне австрийцев выступит Пруссия. Однако Карл не решился навязывать французам новую битву. Его войска очень устали, и у его армии кончались боеприпасы. Он остался стоять в долине Мархфельд, где расположены Асперн и Эсслинг. Он был рад тому, что "сокрушил" непобедимого Наполеона. Сам Наполеон начал разрабатывать новый план форсирования Дуная.
Эта битва была первой серьёзной неудачей Наполеона на поле боя (не считая Сирийского похода и осады Сен-Жан д'Акра), однако фактически он не был разбит, а после битвы обе стороны вернулись на исходные позиции. В определённом смысле это сражение можно назвать даже успехом Наполеона, потому что его войска на равных сражались два дня с превосходящими силами противника и причинили австрийцам урон, соразмерный своим потерям.