Ο ελληνικός στρατός προελαύνοντας νικηφόρα απελευθέρωσε τα Σέρβια, την Κοζάνη, τα Γρεβενά, την Κατερίνη και την Έδεσσα. Στις 19 Οκτωβρίου οι ελληνικές δυνάμεις βρίσκονταν δυτικά των Γιαννιτσών. Το ελληνικό στρατηγείο περίμενε τους Τούρκους να έχουν αποσυρθεί στην ανατολική όχθη του Αξιού ποταμού.
Οι Τούρκοι αποφάσισαν να μην εγκαταλείψουν τα Γιαννιτσά και να δώσουν μάχη στις φυσικά οχυρές θέσεις των λόφων, δυτικά της πόλης που άρχιζαν από την ακρολιμνιά και κατέληγαν στους πρόποδες του όρους Πάικου.
Ένας σοβαρός λόγος που οι Τούρκοι έμειναν στα Γιαννιτσά ήταν η υπεράσπιση της ιερής τους πόλης που φιλοξενούσε τους τάφους του Γαζή Εβρενός Μπέη, του πρώτου Τούρκου κατακτητή της Ευρώπης, και των απογόνων του.
Τα προελαύνοντα ελληνικά τμήματα δέχτηκαν εχθρικά πυρά καθώς πλησίαζαν τη γέφυρα του Μελισσίου, ανασυντάχτηκαν, και το ελληνικό πυροβολικό τάχτηκε και άρχισε να βάλλει κατά των εχθρικών θέσεων.
Έτσι, η μάχη γενικεύτηκε σ’ όλο το μήκος του μετώπου, από το Πάικο μέχρι τη Λίμνη των Γιαννιτσών, με τους στρατιώτες μας να καταβάλουν υπεράνθρωπες προσπάθειες για να προχωρήσουν στο ανοιχτό πεδία κάτω από συνεχή κανονιοβολισμό και να φτάσουν στις εχθρικές θέσεις. Η βροχή που έπεφτε ασταμάτητα δυσχέραινε την κατάσταση.
Με το πρώτο φως της 20ης Οκτωβρίου ξανάρχισαν οι εχθροπραξίες. Γύρω στις 08:45 το 9ο Ευζωνικό Τάγμα, με διοικητή τον Αντισυνταγματάρχη Κωνσταντίνο Παπαδόπουλο, κατόρθωσε να καταλάβει το ύψωμα των νεκροταφείων της πόλης. Με τα τέσσερα πυροβόλα που ήταν οχυρωμένα σ’ αυτό κυνήγησε τους υποχωρούντες Τούρκους ανατολικά. Οι υπόλοιπες τουρκικές γραμμές ύστερα από την είδηση ότι στα βόρεια έσπασε το μέτωπο από τους τσολιάδες και με τον κίνδυνο να κυκλωθούν παράτησαν τα βαριά τους όπλα και τράπηκαν σε φυγή προς Θεσσαλονίκη.
Τα πρώτα τμήματα που μπήκαν στα Γιαννιτσά ήταν της ΙΙης Μεραρχίας με Μέραρχο τον Κωνσταντίνο Καλλάρη. Γύρω στις 11:00 μπήκε και ο Αρχιστράτηγος Διάδοχος Κωνσταντίνος με το επιτελείο του.
Δημογέροντες και πλήθος κόσμου υποδέχτηκαν τους απελευθερωτές μέσα σε παραλήρημα χαράς και ζητωκραυγών. Επακολούθησε νεκρώσιμη ακολουθία στον ιερό ναό της Παναγίας για τους νεκρούς στρατιώτες. Μετά τον ενταφιασμό των ηρώων εψάλλει δοξολογία μπροστά στον Αρχιστράτηγο για τη νικηφόρα έκβαση της μάχης.
Η μάχη των Γιαννιτσών ήταν η σημαντικότερη των Βαλκανικών Πολέμων για τον ελληνικό στρατό, αλλά και η φονικότερη: Οι απώλειες ήταν 188 νεκροί και 973 τραυματίες.
