Над Подольской армией вновь нависла угроза окружения. Наполеон двинул через Вену корпуса Аанна и Сульта, кавалерию Мюрата и гренадерскую дивизию Удино с целью перерезать пути отхода русской армии. Войскам Бернадотта и Мортье приказывается восстановить мост через Дунай и ударить по русским с тыла.

Такой поворот событий потребовал от М.И. Голенищева-Кутузова принятия новых полководческих решений. Подольская армия вынуждена была уходить с дунайских берегов, чтобы «избежать неравного сражения с значительно превосходящими силами противника». Лазутчики, посланные к Кремсу, донесли, что ненастная погода не позволит французам быстро восстановить мост через реку.

Тогда, не теряя времени, кутузовские войска форсированным маршем двинулись на Брюнн. Вперед против быстро приближающейся кавалерии Мюрата на Цнаймскую дорогу выдвигается 6-тысячный отряд князя Багратиона. Он расположил свои основные силы у Шенграбина, поставив впереди себя кавалерийский заслон из 8 эскадронов австрийцев под командованием графа Ностица и двух казачьих полков.

Багратионовский отряд состоял из Киевского гренадерского, Подольского и Азовского мушкетерских, 6-го егерского, по одному батальону из Новгородского и Нарвского мушкетерских полков, Павлоградского и Гессен-Гамбургского гусарских, Черниговского драгунского и двух Донских казачьих полков, роты батарейной артиллерии. Главнокомандующий доносил императору Александру I: «Хотя я и видел неминуемую гибель, которой подвергался корпус князя Багратиона, не менее того я должен был считать себя щастливым спасти, пожертвованием оного, армию».

Мюрат, накинувшийся на австрийскую кавалерию, сумел обмануть графа Ностица, объявив ему о том, что между их императорами достигнуто перемирие. Ностиц поверил и увел большую часть австрийцев, создав тем самым угрозу окружения всего отряда Багратиона.

Главнокомандующий французской кавалерией решил перехитрить и Кутузова, чтобы путем переговоров задержать движение Подольской армии до подхода своих главных сил. Однако переиграть проницательного Михаила Илларионовича Мюрату не удалось. Русский главнокомандующий, в свою очередь, сразу же выслал для переговоров генерал-адъютанта барона Ф.Ф. Винценгероде, который подписал с французами предварительный текст перемирия. По условиям этого документа Подольская армия и французская кавалерия должны были оставаться на своих местах до окончательной ратификации соглашения. Мюрат считал, что одним росчерком пера он вывел Россию из войны.

Генерал от инфантерии М.И. Голенищев-Кутузов задержал ратификацию на двадцать часов, «не думая нимало оной принять». Подольская армия продолжала свой марш под прикрытием войск Багратиона, сумев при полном бездействии одураченного Мюрата пройти путь в 26 километров.

Более искушенный в дипломатических делах Наполеон был взбешен, когда получил для ратификации текст перемирия. В гневе он написал Мюрату: «Не могу подыскать выражений, чтобы выразить вам свое неудовольствие. Вы начальствуете только моим авангардом и не имеете права заключать перемирия без моего приказания. Немедленно уничтожьте перемирие и атакуйте противника».

4 (16) ноября Мюрат, обескураженный выговором императора, разорвал перемирие и двинул всю массу войск на 6-тысячный отряд Багратиона. Французы превосходили русских в шесть раз! Во главе атакующих стояли прославленные наполеоновские маршалы Мюрат, Аанн, Сульт, Удино. Неравный бой под Шенграбеном продолжался шесть часов.

Багратион расположил свои войска за деревней Шенграбен: в центре позиции поставил три пехотных полка, на флангах кавалерию, два батальона пехоты оставил в резерве. Селение занял егерский полк. В бою русские отказались от линейного, устаревшего построения, действуя колоннами и в рассыпном строю.

Русские успешно отбили первые две неприятельские атаки. Затем их артиллерия метким огнем подожгла Шенграбен, занятый французами, и тем пришлось выйти из деревни. После этого вражеские колонны попытались окружить отряд Багратиона. С наступлением сумерек бой продолжался с еще большим ожесточением. Русская пехота стала отходить, отбиваясь от наседавших французов ружейными залпами и штыковыми атаками. Отход прикрывали два пехотных батальона под командованием майора Экономова, бойцы которого показали чудеса героизма.

Бой при Шенграбене длился до одиннадцати часов вечера. Наполеон, убедившись в бесполезности его продолжения, приказал прекратить преследование русских. Через два дня отряд генерал-майора П.И. Багратиона присоединился к главным силам Подольской армии.

Потери арьергардного отряда составили убитыми, ранеными и пропавшими без вести 2408 человек. 8 орудий с перебитыми осями и колесами стали французскими трофеями. Русские захватили в бою вражеское знамя и привели с собой пленных.

Главнокомандующий Подольской армией представил князя П.И. Багратиона и М.А. Милорадовича к званию генерал-лейтенанта, что и было утверждено государем. Багратион получил от императора Александра I Военный орден Святого Георгия 2-го класса, а австрийский император наградил его командорским орденом Марии-Терезии. До этого случая он еще не вручался ни одному русскому военачальнику.

За Шенграбенское сражение были отмечены наградами также и полки: Павлоградский гусарский и Черниговский драгунский удостоились Георгиевских штандартов, Киевский гренадерский и донские казачьи Сысоева 3-го и Ханженкова 1-го — Георгиевских знамен, а 6-й егерский — серебряных труб.

Теперь уже Наполеон не мог помешать М.И. Голенищеву-Кутузову соединиться с подходившими с востока подкреплениями. 7 (19) ноября его армия в Вишау соединилась с первой колонной графа Ф.Ф. Буксгевдена. Через два дня русский арьергард выдержал последнее столкновение с французами в ходе марш-маневра кутузовской армии от Браунау к Ольмюцу.