Taistelu alkaa
Lohtajan aselepo oli ilmoitettu päättyväksi 27. lokakuuta puoliltapäivin, ja tuon päivän aamuna saivat molempien osapuolten joukot käskyn valmistautua taisteluun. Iisalmessa aselepolinja kulki kirkon (nyk. Kustaa Aadolfin kirkko) vierestä. Suomalais-ruotsalaiset joukot olivat asemissa Koljonvirran sillan länsirannalla. Sandels esikuntineen oli asettautunut Fredriksdaliin kartanoon (nykyinen Koljonvirran sairaalan alue). Venäläisten joukkojen johtaja Koljonvirralla oli Ruhtinas Dolgoruki, joka oli valmistautunut hyökkäämään heti aselevon päätyttyä kohti Koljonvirtaa. Puolenpäivän aikaan kuuluivat ensimmäiset laukaukset sekä torvensoittoa Iisalmen kirkolta. Venäläisten ensimmäinen yritys ylittää silta pysähtyi Savon jääkäreiden tuleen. Samoin epäonnistui suomalais-ruotsalaisten joukkojen suunnitelma tuhota Koljonvirran silta kokonaan. Silta oli ennätetty purkaa puoliksi, mutta siihen oli asetettu irtolankkuja, jotta etuvartiot pääsisivät vielä sillalla kulkemaan.
Dolgorukin kuolema
Venäläisten pioneerien onnistui iltapäivällä korjata silta ja siirtää joukkoja sillan länsipuolelle, jolloin Savon jääkäreiden oli vetäydyttävä kohti Linnan mäkeä. Venäläiset saivat siis tuotua yhä enemmän joukkoja sillan ylitse. Tuolloin Ruhtinas Dolgoruki pysähtyi hevosineen keskellä taistelua ottamaan vastaan kuriirin kirjettä. Paikallaan oleva komentaja joutui suomalais-ruotsalaisten tykkitulen maalitauluksi. On todennäköistä, että tykinkuula pirstoi ruhtinaan kahtia, ja hänen valkoinen ratsunsa vei suruviestin venäläisille joukoille. Ruhtinaan kaatuminen vaikutti lamaannuttavasti venäläisarmeijan taistelutahtoon.
Sandelsin voitto
Sandels antoi venäläisjoukkojen jatkaa etenemistään sillan jälkeiseen kapeikkoon, kunnes antoi vastahyökkäyskäskyn lähes viime hetkillä. Tykistön ja jalkaväkiaseiden yhteislaukauksen jälkeen kolme Linnan mäen takana piilossa ollutta suomalaisten rivistöä iski vihollisen kimppuun ja onnistui lyömään venäläisten joukot hajalle. Hyökkäys käytiin niin sanotusti kylmin asein, mies miestä vastaan pistimillä kamppaillen. Taistelu kääntyi Sandelsin voitoksi, mutta tykistötuli laantui virran rannalla vasta illalla kello 19 aikoihin. Osapuolet sopivat 36 tunnin aselevosta ja ryhtyivät kokoamaan joukkojaan sekä hoitamaan haavoittuneitaan.
Koljonvirran taistelun jälkeen Sandels näki asemansa kestämättömäksi venäläisten saartoyritysten takia. Hän tekikin päätöksen vetäytyä Vieremälle, ja prikaati lähti liikkeelle 29.10. Vieremällä ruotsalaiset joukot linnoittivat ympäristöä, jonne venäläiset tekivät tiedusteluretkiä pääjoukon pysyessä aloillaan. Venäläiset olivat sijoittuneet Koljonvirran molemmin puolin.
Iisalmen veriyö
Sandels antoi majuri Dunckerille 6.11.1808 käskyn sissihyökkäyksestä Iijärven itäpuolitse Koljonvirralle majoittuneiden venäläisjoukkojen kimppuun. Tarkoituksena oli päästä aina sillalle asti, ja polttamalla se katkaista venäläisten yhteys länsipuolelle. Oli sovittu, että jos yllätyshyökkäys onnistuisi, ampuisivat Dunckerin miehet Koljonvirran sillalta raketteja etenemisen merkiksi eversti Aminoffille, jotta hän voisi käynnistää oman osastonsa hyökkäyksen kohti Koljonvirran siltaa.
Dunckerin joukot saivat edetä rauhassa yön hiljaisuudessa lähelle Koljonvirtaa, jossa he yllättivät ja löivät venäläisen vartioston nopeasti. Viesti yllätyshyökkäyksestä kiiri kuitenkin eteenpäin. Duncker jatkoi etenemistään, ja venäläissotilaat jatkoivat sitkeästi puolustautumista. Mies miestä vastaan käydyssä taistelussa yön pimeydessä vihollisia ja omia ei voitu erottaa toisistaan kuin huudetun kielen perusteella. Kolmen tunnin taistelun jälkeen Dunckerin oli pakko irrottautua taistelusta ja aloittaa hankala vetäytyminen soitten ja erämaitten läpi takaisin Vieremälle. Aminoffin komentama osasto, joka oli odottanut etenemismerkkiä Dunckerin joukoilta, palasi entisiin asemiinsa. Iisalmen taistelu 10.–11.11.1808 päättyi siten venäläisten voittoon. Sotiminen oli raakaa pistimin käytyä kamppailua, ja taistelua onkin kuvattu Iisalmen veriyöksi.