Српска Врховна команда очекивала је да ће се главнина аустроугарских снага пребацити преко Саве и Дунава и надирати долином Велике Мораве ка југу, према Багрданском теснацу. По тој претпоставци прегруписала је и распоредила своје јединице:

1. армија (Тимочка дивизија I позива, Тимочка, Дунавска и Моравска дивизија II позива и Коњичка дивизија), под командом генерала Петра Бојовића, на линији Свилајнац – Топола – Рача, с Браничевским одредом на Дунаву; 2. армија (Шумадијска, Моравска и Дунавска дивизија I позива и Комбинована дивизија), под командом генерала Степе Степановића, на простору Аранђеловац – Лазаревац, са ојачаном Дунавском дивизијом I позива код Београда; 3. армија (Дринска I и Дринска дивизија II позива, три прекобројна пука I позива и два пука III позива), под командом Павла Јуришића Штурма, у ширем рејону Ваљева, са Обреновачким и Шабачким одредом на Сави и Лозничким, Јадарским и Љубовијским одредом на Дрини; коначно, Ужичка војска (Шумадијска дивизија II позива, Ужичка бригада и Лимски одред), под командом генерала Милоша Божановића, на простору: Рогатица – Бајина Башта – Мокра гора – Прибој – Ужице.

Но, аустроугарска Врховна команда, сматрајући да Србија не може да пружи озбиљнији отпор, одлучила је да брзом офанзивом „Балканске војске”, под командом генерала Оскара Потјорека, Србију покори најдуже за три недеље, и то ударом са запада, преко доњег тока реке Дрине. По тој замисли, аустроугарске снаге, јачине око 285.000 војника и официра, 3000 коњаника и 1200 артиљеријских оруђа, окупљене су по следећем распореду:

2. армија, под командом генерала Едуарда Бем-Ермолија (IV будимпештански корпус Карла Тершћанског фон Надаса, VII темишварски корпус Ота Мајкснера фон Цвајнстама и IX литомержички корпус Лотара Едлера фон Хорстајна), иначе предвиђена за Руски фронт и само привремено „позајмљена” – у Срему и Банату; 5. армија, под командом генерала Либоријуса Ритера фон Франка (VII прашки корпус Артура Фрајхера Гизл фон Гизлингена и XIII загребачки корпус Адолфа Фрајхера фон Ремена од Баренсфелда), на простору Брчко – Бијељина – Зворник, 6. армија, под непосредном командом Оскара Потјорека (XV сарајевски корпус Михаела Едлера фон Апела и XVI дубровачки корпус Венцела Вурма), на правцу Власеница – Рогатица – Калиновик – Сарајево.

У суштини, обе стране су, пре почетка операција, имале погрешну процену снага и намера непријатеља; српска војска, очекујући правац главног напада са севера, а аустроугарска – потцењујући снагу и маневарску способност противника.

Управо из овог разлога, аустроугарска Врховна команда, не чекајући да и 6. армија буде спремна за дејство, одлучила се да напад започне с 2. и 5. армијом. Потјорек је самоуверено тврдио да би и само са 5. армијом „прегазио” Србију и 18. августа, као рођендански поклон цару Фрањи Јосифу, освојио Ваљево. Потјорек је, иначе, цео рат против Србије сматрао „лаком војничком шетњом до Ниша”.

Ратне операције отпочеле су већ пред поноћ 28. јула, бомбардовањем Београда. Груписање аустроугарских трупа извршено је дуж доњег тока Дрине и Саве. По замисли коју је Потјорек предложио начелнику Генералштаба Конраду фон Хецендорфу, требало је да у зору 12. августа 5. армија пређе Дрину и наступа ка Ваљеву. Истовремено, XV и XVI корпус наступали би из различитих праваца, на горњем току Дрине, ка Ужицу. Под непосредном командом Врховне команде налазила се 2. армија, задужена да 10. августа изврши демонстративни напад преко Саве.

Аустроугарске трупе су 11. августа у 17 часова, с леве обале Дрине, почеле да дејствују артиљеријом по појединим тачкама на српској обали од Раче до Лознице, а на Сави – по Шапцу. По овом, а и другим знацима, могло је да се претпостави да ће непријатељ ускоро предузети прелазак преко Дрине. Аустроугарски VIII и XIII корпус започели су 12. августа у зору форсирање Дрине код Лешнице и Лознице, а IV, VIII и IX корпус, после жестоког бомбардовања Београда, Обреновца и Шапца – реке Саве код Београда (Аде Циганлије), Шапца и Сремске Митровице.

Кад је напад почео, на одсецима предвиђеним за прелаз налазили су се слаби одреди III позива и половина Дринске дивизије II позива, потпомогнута комитским одредима. Иако вишеструко слабије, ове јединице пружале су жесток отпор. Тако су се на Дрини, на Самуровића ади, читавих десет часова, све до поднева 12. августа, јуначки бранили само 1. батаљон 7. пука III позива и делови Јадарског комитског одреда. Захваљујући упорности ових бораца, Аустријанци су тек по подне поставили понтонски мост код села Амајлије и почели пребацивање 9. прашке дивизије. Загребачка 36. дивизија XIII корпуса тек у подне је успела да код села Батаре, на ади Курјачици, савлада две чете III позива и предвече успостави мостобран на десној обали Дрине, док је 42. загребачка домобранска дивизија мостобран поставила ниже Зворника.

На другом делу фронта, 29. дивизија из Терезијенштата, 31. будимпештанска и 44. ландверска пешадијска дивизија из Инзбрука, уз снажну подршку артиљерије и Дунавске флотиле, 12. августа прешле су Саву код Сремске Митровице, Јарка и Кленка и истог дана заузеле Мачванску Митровицу и оближња села, а у 16.30 часова ушле су у Шабац.

Трупе VIII корпуса коначно су 14. августа потиснуле Лешнички, Јадарски и Лознички одред, заузеле Лешницу и избиле на планину Видојевицу. У даљем наступању, после више узастопних јуриша који су трајали од 16 до 20 часова, пробиле су српску одбрану на линији Горњи Добрић – Руњани – Тршић. На неким деловима фронта седам српских батаљона одупирало се нападима чак шест аустроугарских пукова. Тако је у огорченој бици на Лозничким положајима, која се 14. августа повремено водила и бајонетима, Лознички одред изгубио око 800 људи, а Аустријанци 600 војника само из 36. пешадијске дивизије. Десетковани Лознички одред повукао се током ноћи 14/15. августа на нове положаје код Јаребице, па је Гизлов прашки корпус наставио наступање према Ваљеву. Једина аустријска јединица која је напредовала по плану, био је одред генерала Адалберта Летовског (13. маршевска загребачка бригада). Крећући се од села Бадовинци, одред је, прешавши средњу Мачву, стигао у Шабац по подне 14. августа.

На основу података којима је до тада располагао, начелник штаба српске Врховне команде војвода Радомир Путник стекао је утисак да главни напад аустроугарских јединица долази са севера. Сходно томе, одлучио се на противофанзиву у том правцу, истовремено шаљући и појачања према Дрини. Како је главнина српских снага била груписана у Шумадији, ово је била ризична одлука, заснована на предратним операцијским плановима који су предвиђали долину Велике Мораве као најпогоднији правац за непријатељски продор у срце Србије. У то време, међутим, у Врховну команду почели су да пристижу тачнији извештаји са фронтова. Примера ради, један пребегли аустријски војник из 79. осјечког пешадијског пука „Бана Јелачића” изјавио је да су само код Аде Курјачице, у висини Лознице, прешле чак две дивизије. Извештаји оваквог садржаја уверили су војводу Путника да аустроугарски главни напад у ствари долази са запада, преко Дрине. Коначно, 15. августа, пред зору, он повлачи одлуку о увођењу 2. армије за ослобађање Шапца, издвајајући за овај задатак само Шумадијску дивизију I позива под командом пуковника Стевана Хаџића. Према новој наредби Врховне команде, Шумадијска дивизија упутила се према Шапцу, Коњичка дивизија под командом пуковника Бранка Јовановића касом је јурила у Мачву, а Церска ударна група, састављена од Комбиноване дивизије под командом генерала Михаила Рашића, Моравске дивизије I позива под командом генерала Илије Гојковића, и осталих армијских делова, предузела је марш маневар у правцу Текериша. Према Текеришу су, наиме, 15. августа у 3 сата, усиљеним маршем кренуле Комбинована и Моравска дивизија I позива, при чему би „Моравци” одмах продужили ка гребену Иверка и тако ударили у леви бок непријатељских снага у долини Јадра.

Током 15. августа аустроугарска 5. армија наставила је напредовање ка Ваљеву: XIII корпус десном обалом Јадра, у правцу Завлаке (36. и 42. домобранска загребачка пешадијска дивизија, те 13. пешадијска бригада из Есега) и Крупња (11. тузланска брдска и 13. маршевска загребачка бригада), 9. дивизија VIII корпуса долином Лешнице и гребеном Иверка, а 21. прашка ландверска дивизија гребеном Цера према Текеришу. Заустављане отпором 3. српске армије, ниједна колона, међутим, није успела да изврши задатке одређене за 15. август.

До мрака истог дана лева колона 21. ландверске дивизије доспела је до села Грушића а десна, главним гребеном Цера, до Скакалишта. Девета дивизија достигла је Милине, а побочница је заузела Попов парлог и угрозила десни бок 3. српске армије; 36. дивизија доспела је долином Јадра до Брезјака, 11. и 13. бригада до Грнчарског гробља, а 42. дивизија до Крупња. За то време, по несносној врућини, патећи од жеђи и узнемиравани комитским препадима, војници аустроугарске 5. армије напредовали су спорије него што је планирано. Фон Франк је, предосећајући српску противофанзиву, тражио укључење 2. армије, изјавивши да у супротном неће моћи да изврши постављене задатке. Ни Бем-Ермоли није успео да веже српске снаге на северном фронту. Но, упорно потцењујући српску војску, Потјорек је још био уверен да 5. армија може сама да изврши постављене циљеве.

Случај је хтео да 15. августа и аустроугарски VIII корпус (21. ландверска и 9. пешадијска дивизија) и српска Комбинована и Моравска дивизија I позива за маршевски циљ имају Текериш. Без тачних података о положају непријатеља, Аустријанци су до одредишта стигли у сумрак истог дана. Војници три пука 21 дивизије заноћили су на једном узвишењу северно од Текериша. Тај дан био је изузетно спаран и топао, а предвече је грунула олуја праћена кишом и градом. Свесни преморености трупа, а очекујући битку тек пред Ваљевом, аустријски официри нису предузели мере обезбеђења око бивака поспалих војника. Чак ни повремено пушкарање претходница није било довољна опомена о блиском присуству српских трупа. Стигавши надомак Текериша, поједине српске јединице су око 20 часова добиле наредбу да наставе даље и заузму највиши врх Цера – Косанин град. Комбинована дивизија, иако преморена вишечасовним маршем од преко 40 километара, без предаха је наставила кретање ка источним падинама Цера. Други и 3. батаљон 2. прекобројног пука били су у претходници. Кад су избили на највишу тачку источног превоја, скренули су с пута и, у пратњи једне пољске батерије, похитали да заузму Тројанов град, те, наступајући гребеном Цера, стигну до Косаниног града.

Због олује, која се после извесног времена стишала, смркло се већ око 19 часова. Преморени војници 4. чете 2. батаљона угледали су око 23 часа на врху Тројан светла фењера за која су у први мах помислили да припадају некој српској јединици. Патрола послата у извиђање установила је, међутим, да су у питању поспали аустријски војници 21. дивизије (28. ландверски пук из Писека и 6. ландверски пук из Егера). Српски официри одмах су наредили једном воду да изврши препад бомбама и сечу бајонетима. После почетне панике, Аустријанци су, међутим, пружили отпор. Тако је, у ноћи 15/16. августа, дошло до оштрог сукоба тек приспеле Комбиноване дивизије и десне колоне 21. ландверске дивизије. У тамној и влажној ноћи уследиле су неповезане борбе. Падинама Цера проламала се страховита пуцњава, а са обе стране одјекивали су трубни знаци „прекини паљбу” јер је постојала опасност да јединице страдају од „пријатељске” ватре. Чак је и командант 21. ландверске стрељачке дивизије Артур Прзиборски био приморан да се с пушком у руци бори целе ноћи.

Овим ноћним сударом практично је почела Церска битка. У зору 16. августа у борбу је ступио и трећи српски пук подржан снажном артиљеријском ватром, па је претходница 21. дивизије разбијена и започела је панично повлачење. Убрзо је растројена и десна колона исте дивизије. Тако је 16. августа у 6 сати на Тројану остао само генерал Прзиборски с двадесетак војника и неколико официра.

У то време се, међутим, појавила претходница 9. прашке пешадијске дивизије која је напредовала у правцу Текериша. Ово је приморало Комбиновану дивизију да почне повлачење на линију Кривајска коса – Радоњића брдо – Кик. Само личним залагањем команданта 2. српске армије, Комбинована је задржана до пристизања Моравске дивизије I позива. До краја дана, „Моравци” су зауставили надирање 9. дивизије и сломили њену офанзивну снагу. Ово је приморало на повлачење и 21. ландверску дивизију.

Истовремено, 16. августа, на северним падинама Цера и у Мачви Коњичка дивизија делом својих снага гонила је непријатеља уз планину ка Тројану. Трећи пук „Милоша Обилића” потискивао је преко северних падина Цера лево крило 21. дивизије. Под муњевитим ударом коњаника, ово крило ландверске дивизије нагло се повило ка западу све до виса Бобије наспрам Косаниног града, остављајући на бојишту велики број мртвих и рањених, топове, каре, муницију и другу опрему.

Око Текериша и Завлаке, те северније, код Шапца, огорчене борбе водиле су се и 17. августа. Војвода Путник постепено је у ову област упућивао дивизије које је држао у резерви, тако да се бројчана надмоћ већ налазила на српској страни. План Врховне команде био је да битку реше Комбинована и Моравска дивизија I позива у рејону Цера, док остале јединице задржавају надирање непријатеља из правца Шапца и Крупња. Усамљена аустријска 9. дивизија, међутим, успела је да потисне Моравску дивизију југоисточно од Текериша. Иако је напад Шумадијске дивизије I позива на Шабац одбијен, премор и недостатак резерви спречили су даљи продор аустријске 9. дивизије. И на фронту 3. српске армије, угрожене од XIII загребачког корпуса који је наступао према Завлаци, било је критично. Срећом, неоправдано дугачак одмор који је командант 36. загребачке пешадијске дивизије дао премореним војницима, омогућио је добитак у времену које је било потребно за пристизање Моравске дивизије II позива на лево крило армије.

Трећег дана битке, 18. августа, Моравска I и Комбинована дивизија имале су задатак да нападну усамљену 9. прашку дивизију те да, наступајући гребеном Цера, заузму Косанин град. Но, напредујући спорије него што је планирано, српске дивизије нису извршиле задатак. Непосредно пред напад, пред сам крај дана, наиме, поново је грунула летња олуја, а убрзо се и смркло, па се од напада одустало. Незадовољан, командант 2. армије укорио је команданте дивизија. Степа Степановић је сматрао неприхватљивим споро напредовање, поготово што су јединице на развученом фронту испред себе имале само једну преморену непријатељску дивизију. Осим тога, командант 2. армије је знао да 9. прашка дивизија чека помоћ са севера, из Шапца, па је наваљивао да се непријатељ на Церу што хитније разбије.

Не знајући да пред собом има само Шумадијску дивизију, аустроугарска Врховна команда упутила је у помоћ 5. армији цео IV будимпештански корпус. Корпус су чиниле 31. будимпештанска дивизија Ерцхерцога Јозефа, 32. будимпештанска дивизија Андреаса Фаил-Грислера, те два резервна пука. Ове јединице почеле су нешто после 6 часова напад на средиште распореда Шумадинаца. Видећи да пред собом има неупоредиво веће снаге, командант Шумадијске дивизије повукао се на резервне положаје. Убеђен да су Срби одступили далеко на југ, Тершћански је непромишљено наступао у густим маршевским колонама. Штавише, брзоплето је известио Врховну команду о „свеопштем повлачењу непријатељских снага” па је Потјорек оставио несрећну 9. дивизију на Церу до 19. августа да чека појачање „наступајућих делова 2. армије”. Но, помоћ никада није стигла; Шумадијска дивизија сачекала је на резервним положајима мађарске пукове и нанела им страховите губитке, онеспособивши их за даља офанзивна дејства.

Јужно од Цера, XIII загребачки корпус наступао је долином реке Јадар уз огорчене борбе. Чак је једног тренутка, након заузећа Марјановића виса, успео да прекине везу између 2. и 3. српске армије. Корпус, међутим, није имао снаге да искористи овај успех. Моравска дивизија II позива прешла је усиљеним маршем око 70 километара за 36 сати, те је у задњи час помогла 3. армији. Четврти дан битке, 19. август, био је пресудан. Моравска I позива и Комбинована дивизија заузеле су пред зору Косанин град а нешто касније и положаје јужно од Цера. У поподневним часовима повлачење аустријске 9. дивизије угрозило је бок и позадину XIII корпуса, па је он, у ноћи 19/20. августа, практично без борбе, напустио подручје Краљевине Србије. Током 20. августа цела 5. армија се повлачила. Извлачећи се према Дрини, остаци 21. ландверске дивизије сејали су за собом по падинама Цера и Мачви ратни материјал и опрему. Више „среће” имала је 9. дивизија и XIII корпус, који су се повукли тако нагло да је изненађена српска војска остала на положајима омогућивши непријатељу да спасе већину спреме. Наређење за гоњење стигло је прекасно, тако да је пропуштена прилика да се 5. армија потуче до ногу.

Шумадијска дивизија I позива, чији је фронт према Шапцу нападала двоструко јача група генерала Тершћанског, вештим маневрима избегавала је директне сударе. Захваљујући томе, дошло је до мешања непријатељских нападних колона. Ово је искористила српска артиљерија – наносећи противнику страховите губитке, приморала га је да прекине напад. Искористивши овај застој, Шумадијска дивизија повукла се на положаје иза реке Добраве, чекајући неопходно појачање. Но, у помоћ је могла да јој се упути једино слабо опремљена Тимочка дивизија II позива; наиме, од 6246 пешака ове јединице, чак 5147 није имало чак ни пушке. Тако су „Тимочани” до 21. августа чекали пушке „мосин-наган М91” тек пристигле из Русије, након чега су покренути ка Шапцу. Слом VIII корпуса на Церу и повлачење XIII корпуса, међутим, учинили су излишним напоре Тершћанског да се пробије на југ, па је наредио повлачење IV корпуса преко Саве.

Овим је церска операција практично завршена. Аустријанци су као једину отпорну тачку још држали Шабац. Не мирећи се с поразом, Потјорек је, наиме, упорно покушавао да задржи овај град као мостобран за нову офанзиву из Босне. С друге стране, и Хецендорф је „из политичких разлога желео да пораз маскира држањем извесног дела српске територије”. У Шапцу су се налазили делови 29. дивизије, пружајући отпор Шумадијској и Тимочкој дивизији. Српске јединице су 24. августа по подне ушле у напуштени, разорени Шабац. У званичном саопштењу Врховне команде објављено је да „на подручју Краљевине Србије нема више ниједног аустријског војника под оружјем”. Како је ово била прва победа савезника, вест о успеху српске војске Алијанса је дочекала с великом радошћу. Славу српског оружја у Паризу је обележило двадесетчетворочасовно брујање звона с торња катедрале Нотр Дам .