到8月4号时候，法军正在收缩兵力，打算彻底击退维尔姆泽。
而维尔姆泽现在还没搞明白状况呢。他依旧坚持当时维也纳战争议会的命令，让奥军两军合流。但这也太死板了吧。明明他跟之前科斯达·诺维奇的军队越隔越远，人家都被打跑了。他以为诺维奇还只是被击退而已，还是会回来的。
维尔姆泽立刻传信过去，要求多维奇继续向主力靠拢，他自己的主力则在卡斯蒂廖内以南的阵地制定战略。
而拿破仑则把意大利军团的几个师南北排列，向东而立。他把马塞纳师设在左翼，奥热罗师设在右翼。南边还有一个塞吕里耶师，一方面监视者维尔姆泽的右翼，一方面准备随时堵截奥军的支援。拿破仑还命令部队：无论这一条战线的什么位置被奥军攻击了，其他的部队立刻要一起行动去支援。这就有点类似中国古代的“一字长蛇阵”。
当时，奥军从亚太开了一支4000多人的奥军援军来支援维尔姆泽。这支援军行军到卡斯蒂廖内西南方时，撞见了拿破仑的塞吕里耶师。奥军援军为了尽快支援维尔姆泽，没有交火，而是径直向维尔姆泽的左翼靠拢。原本塞吕里耶是准备截住支援军的，但是很不巧，那天塞吕里耶发烧了，无奈只能把指挥权移交了。事实上，塞吕里耶的整个部队都在遭受感冒。最终他们没有成功地截住这支奥军军队。于是，塞吕里耶补救办法便是对奥军后方实行机动，并对奥军造成威胁。
总之，如果法军想取得胜利，就必须等待这一机动完成。而当时已经得到增援的维尔姆泽有了15，000多人了。
8月5号，第二次卡斯蒂廖内会战爆发。拿破仑的主力师：奥热罗师和马塞纳师展开了佯攻，为塞吕里耶提供掩护。马塞纳负责正面迎敌，而奥热罗则率军沿着阿迪杰河包抄奥军。
凌晨六点，奥热罗师的前锋便抵达了奥军的左翼，如同一把利刃一般，直指毫无防备的维尔姆泽。科斯达·诺维奇火速击退了奥热罗师。而维尔姆泽正在率领军队攻打卡斯蒂廖内的马塞纳。奥军配合着致命的炮火火力掩护，采用步兵不断冲击法军的方式，进攻卡斯蒂廖内阵地。法军的马尔蒙立刻带着二十二门火炮上前，利用霰弹（即葡萄弹）对敌人进行近距离攻击。在法军霰弹的攻击之下，奥军的前锋迅速被打退，但是后面的奥军还是冲进了法军的前线炮兵阵地。法军寡不敌众，不少火炮被奥军抢走。而法军的骑兵也没有办法实行有效的反击，还被敌军的骑兵一头撞过来，直接被打退。
正当维尔姆泽觉得自己将要胜利的时候，身后突然出现了法军塞吕里耶的一个师。要知道，维尔姆泽当时后方只有1万多人，也就一两个师的人数。面临这种袭击，奥军迅速懵了。他们展示了他们非常低的军事素养。要知道奥地利军队的军事素养远远不如拿破仑的意大利军团。
但是，维尔姆泽还是下定决心固守阵地，于是奥军的左翼开始收缩，然后撤出平原，向自己的右翼靠拢。同时，多维奇利用丘陵掩护，往东北方向撤退。
但法军不仅由东南两个方面发起反击，拿破仑还从后方调来了一个师，从北面发动进攻，企图对奥军实施合围歼灭。这次法军集合了35，000人的兵力围攻奥军的15，000人。法军占了绝对的优势。
维尔姆泽发现敌人人数增多后，还想快速撤退，而且是有纪律地整齐撤退，但是法军的骑兵和大炮并不允许他有规则地撤退，法军的追击使得奥军陷入混乱之中。
要知道军队撤退时，其实最考验将领的指挥才能。因为撤退通常会变成一种大溃退，军队根本不像军队，而是像一盘散沙。
这种溃退对维尔姆泽也是致命的。就在这时，法军停了下来。因为连续地作战与连续地奔袭使得法军疲惫不堪。法国人也是人哪！他既然是人，就受不了这种巨大的压力，法军不得不休息一下。而马塞纳和奥热罗的两个师也没有完全从8月3日的激战中恢复出来。
最终，奥军得以逃脱，往瓦莱乔方向撤去。
第二次卡斯蒂廖内会战结束，法军再次大获全胜。
至此，法军经过两次会战，彻底地在战役中取得胜利，并且在此次战役中共击伤、俘虏了两万余名奥军。先前耀武扬威的奥地利军队已经彻底被打怕了。要知道奥军一开始有多少人？六七万是至少的，但是这一次又损失两万多人，损失极为惨烈。这已经和之前我们说过的常规伤亡比不一样了，本来失败一方的伤亡比是约20%，现在却几乎要翻一倍了。
之后，法军继续乘胜追击，当然，这些追击的战斗中也不是没有任何损失。索尼和塞吕里耶两位师长受伤了，而拿破仑非常佩服这两位将军。他让手下送两位回家，然后让炮兵将领中的两位老手：克洛德·亨利将军和他刚刚晋升的约瑟夫（不是他哥哥）将军接任这两位的师长的职务。而巴黎，对这事儿没意见，他们也不敢有意见。
奥地利方面听说了维尔姆泽一败涂地，于是准备再命令他去解除曼图亚之围。但是法国间谍得知了消息，立刻报告了拿破仑。
拿破仑开始处理这件事。他设计了新的补给交通路线（从中立国热亚那经过，而不是皮埃蒙特）。他还从阿尔卑斯军团获得援军，并凑够了50，000人。法国政府不敢不给他援兵了，因为现在整个法国，整个巴黎都看着拿破仑，都指望着他打胜仗后搅和战利品来过日子，这不仅有名声还有钱呀。拿破仑最擅长的就是搜刮物资和缴获战利品了。
此时的维尔姆泽至少有三条南下道路，但是拿破仑不知道他会走哪条。于是，他要求沃布尔率领11，000人封锁加尔达湖的路。要求马塞纳带13，000人去阿迪杰河。而奥热罗率领9，000人保护右翼。这从而构成了以拿破仑为核心的机动军团。拿破仑还让拉纳率领1200名步兵与骑兵巡逻。拿破仑本人也率领预备队3500人留在莱尼亚戈。还有10，000包围曼图亚，另外还有6000人去提防克雷莫纳的起义。
另一场战争，一触即发。
