Srpska Vrhovna komanda očekivala je da će se glavnina austrougarskih snaga prebaciti preko Save i Dunava i nadirati dolinom Velike Morave ka jugu, prema Bagrdanskom tesnacu. Po toj pretpostavci pregrupisala je i rasporedila svoje jedinice:

1. armija (Timočka divizija I poziva, Timočka, Dunavska i Moravska divizija II poziva i Konjička divizija), pod komandom generala Petra Bojovića, na liniji Svilajnac – Topola – Rača, s Braničevskim odredom na Dunavu; 2. armija (Šumadijska, Moravska i Dunavska divizija I poziva i Kombinovana divizija), pod komandom generala Stepe Stepanovića, na prostoru Aranđelovac – Lazarevac, sa ojačanom Dunavskom divizijom I poziva kod Beograda; 3. armija (Drinska I i Drinska divizija II poziva, tri prekobrojna puka I poziva i dva puka III poziva), pod komandom Pavla Jurišića Šturma, u širem rejonu Valjeva, sa Obrenovačkim i Šabačkim odredom na Savi i Lozničkim, Jadarskim i Ljubovijskim odredom na Drini; konačno, Užička vojska (Šumadijska divizija II poziva, Užička brigada i Limski odred), pod komandom generala Miloša Božanovića, na prostoru: Rogatica – Bajina Bašta – Mokra gora – Priboj – Užice.

No, austrougarska Vrhovna komanda, smatrajući da Srbija ne može da pruži ozbiljniji otpor, odlučila je da brzom ofanzivom „Balkanske vojske”, pod komandom generala Oskara Potjoreka, Srbiju pokori najduže za tri nedelje, i to udarom sa zapada, preko donjeg toka reke Drine. Po toj zamisli, austrougarske snage, jačine oko 285.000 vojnika i oficira, 3000 konjanika i 1200 artiljerijskih oruđa, okupljene su po sledećem rasporedu:

2. armija, pod komandom generala Eduarda Bem-Ermolija (IV budimpeštanski korpus Karla Teršćanskog fon Nadasa, VII temišvarski korpus Ota Majksnera fon Cvajnstama i IX litomeržički korpus Lotara Edlera fon Horstajna), inače predviđena za Ruski front i samo privremeno „pozajmljena” – u Sremu i Banatu; 5. armija, pod komandom generala Liborijusa Ritera fon Franka (VII praški korpus Artura Frajhera Gizl fon Gizlingena i XIII zagrebački korpus Adolfa Frajhera fon Remena od Barensfelda), na prostoru Brčko – Bijeljina – Zvornik, 6. armija, pod neposrednom komandom Oskara Potjoreka (XV sarajevski korpus Mihaela Edlera fon Apela i XVI dubrovački korpus Vencela Vurma), na pravcu Vlasenica – Rogatica – Kalinovik – Sarajevo.

U suštini, obe strane su, pre početka operacija, imale pogrešnu procenu snaga i namera neprijatelja; srpska vojska, očekujući pravac glavnog napada sa severa, a austrougarska – potcenjujući snagu i manevarsku sposobnost protivnika.

Upravo iz ovog razloga, austrougarska Vrhovna komanda, ne čekajući da i 6. armija bude spremna za dejstvo, odlučila se da napad započne s 2. i 5. armijom. Potjorek je samouvereno tvrdio da bi i samo sa 5. armijom „pregazio” Srbiju i 18. avgusta, kao rođendanski poklon caru Franji Josifu, osvojio Valjevo. Potjorek je, inače, ceo rat protiv Srbije smatrao „lakom vojničkom šetnjom do Niša”.

Ratne operacije otpočele su već pred ponoć 28. jula, bombardovanjem Beograda. Grupisanje austrougarskih trupa izvršeno je duž donjeg toka Drine i Save. Po zamisli koju je Potjorek predložio načelniku Generalštaba Konradu fon Hecendorfu, trebalo je da u zoru 12. avgusta 5. armija pređe Drinu i nastupa ka Valjevu. Istovremeno, XV i XVI korpus nastupali bi iz različitih pravaca, na gornjem toku Drine, ka Užicu. Pod neposrednom komandom Vrhovne komande nalazila se 2. armija, zadužena da 10. avgusta izvrši demonstrativni napad preko Save.

Austrougarske trupe su 11. avgusta u 17 časova, s leve obale Drine, počele da dejstvuju artiljerijom po pojedinim tačkama na srpskoj obali od Rače do Loznice, a na Savi – po Šapcu. Po ovom, a i drugim znacima, moglo je da se pretpostavi da će neprijatelj uskoro preduzeti prelazak preko Drine. Austrougarski VIII i XIII korpus započeli su 12. avgusta u zoru forsiranje Drine kod Lešnice i Loznice, a IV, VIII i IX korpus, posle žestokog bombardovanja Beograda, Obrenovca i Šapca – reke Save kod Beograda (Ade Ciganlije), Šapca i Sremske Mitrovice.

Kad je napad počeo, na odsecima predviđenim za prelaz nalazili su se slabi odredi III poziva i polovina Drinske divizije II poziva, potpomognuta komitskim odredima. Iako višestruko slabije, ove jedinice pružale su žestok otpor. Tako su se na Drini, na Samurovića adi, čitavih deset časova, sve do podneva 12. avgusta, junački branili samo 1. bataljon 7. puka III poziva i delovi Jadarskog komitskog odreda. Zahvaljujući upornosti ovih boraca, Austrijanci su tek po podne postavili pontonski most kod sela Amajlije i počeli prebacivanje 9. praške divizije. Zagrebačka 36. divizija XIII korpusa tek u podne je uspela da kod sela Batare, na adi Kurjačici, savlada dve čete III poziva i predveče uspostavi mostobran na desnoj obali Drine, dok je 42. zagrebačka domobranska divizija mostobran postavila niže Zvornika.

Na drugom delu fronta, 29. divizija iz Terezijenštata, 31. budimpeštanska i 44. landverska pešadijska divizija iz Inzbruka, uz snažnu podršku artiljerije i Dunavske flotile, 12. avgusta prešle su Savu kod Sremske Mitrovice, Jarka i Klenka i istog dana zauzele Mačvansku Mitrovicu i obližnja sela, a u 16.30 časova ušle su u Šabac.

Trupe VIII korpusa konačno su 14. avgusta potisnule Lešnički, Jadarski i Loznički odred, zauzele Lešnicu i izbile na planinu Vidojevicu. U daljem nastupanju, posle više uzastopnih juriša koji su trajali od 16 do 20 časova, probile su srpsku odbranu na liniji Gornji Dobrić – Runjani – Tršić. Na nekim delovima fronta sedam srpskih bataljona odupiralo se napadima čak šest austrougarskih pukova. Tako je u ogorčenoj bici na Lozničkim položajima, koja se 14. avgusta povremeno vodila i bajonetima, Loznički odred izgubio oko 800 ljudi, a Austrijanci 600 vojnika samo iz 36. pešadijske divizije. Desetkovani Loznički odred povukao se tokom noći 14/15. avgusta na nove položaje kod Jarebice, pa je Gizlov praški korpus nastavio nastupanje prema Valjevu. Jedina austrijska jedinica koja je napredovala po planu, bio je odred generala Adalberta Letovskog (13. marševska zagrebačka brigada). Krećući se od sela Badovinci, odred je, prešavši srednju Mačvu, stigao u Šabac po podne 14. avgusta.

Na osnovu podataka kojima je do tada raspolagao, načelnik štaba srpske Vrhovne komande vojvoda Radomir Putnik stekao je utisak da glavni napad austrougarskih jedinica dolazi sa severa. Shodno tome, odlučio se na protivofanzivu u tom pravcu, istovremeno šaljući i pojačanja prema Drini. Kako je glavnina srpskih snaga bila grupisana u Šumadiji, ovo je bila rizična odluka, zasnovana na predratnim operacijskim planovima koji su predviđali dolinu Velike Morave kao najpogodniji pravac za neprijateljski prodor u srce Srbije. U to vreme, međutim, u Vrhovnu komandu počeli su da pristižu tačniji izveštaji sa frontova. Primera radi, jedan prebegli austrijski vojnik iz 79. osječkog pešadijskog puka „Bana Jelačića” izjavio je da su samo kod Ade Kurjačice, u visini Loznice, prešle čak dve divizije. Izveštaji ovakvog sadržaja uverili su vojvodu Putnika da austrougarski glavni napad u stvari dolazi sa zapada, preko Drine. Konačno, 15. avgusta, pred zoru, on povlači odluku o uvođenju 2. armije za oslobađanje Šapca, izdvajajući za ovaj zadatak samo Šumadijsku diviziju I poziva pod komandom pukovnika Stevana Hadžića. Prema novoj naredbi Vrhovne komande, Šumadijska divizija uputila se prema Šapcu, Konjička divizija pod komandom pukovnika Branka Jovanovića kasom je jurila u Mačvu, a Cerska udarna grupa, sastavljena od Kombinovane divizije pod komandom generala Mihaila Rašića, Moravske divizije I poziva pod komandom generala Ilije Gojkovića, i ostalih armijskih delova, preduzela je marš manevar u pravcu Tekeriša. Prema Tekerišu su, naime, 15. avgusta u 3 sata, usiljenim maršem krenule Kombinovana i Moravska divizija I poziva, pri čemu bi „Moravci” odmah produžili ka grebenu Iverka i tako udarili u levi bok neprijateljskih snaga u dolini Jadra.

Tokom 15. avgusta austrougarska 5. armija nastavila je napredovanje ka Valjevu: XIII korpus desnom obalom Jadra, u pravcu Zavlake (36. i 42. domobranska zagrebačka pešadijska divizija, te 13. pešadijska brigada iz Esega) i Krupnja (11. tuzlanska brdska i 13. marševska zagrebačka brigada), 9. divizija VIII korpusa dolinom Lešnice i grebenom Iverka, a 21. praška landverska divizija grebenom Cera prema Tekerišu. Zaustavljane otporom 3. srpske armije, nijedna kolona, međutim, nije uspela da izvrši zadatke određene za 15. avgust.

Do mraka istog dana leva kolona 21. landverske divizije dospela je do sela Grušića a desna, glavnim grebenom Cera, do Skakališta. Deveta divizija dostigla je Miline, a pobočnica je zauzela Popov parlog i ugrozila desni bok 3. srpske armije; 36. divizija dospela je dolinom Jadra do Brezjaka, 11. i 13. brigada do Grnčarskog groblja, a 42. divizija do Krupnja. Za to vreme, po nesnosnoj vrućini, pateći od žeđi i uznemiravani komitskim prepadima, vojnici austrougarske 5. armije napredovali su sporije nego što je planirano. Fon Frank je, predosećajući srpsku protivofanzivu, tražio uključenje 2. armije, izjavivši da u suprotnom neće moći da izvrši postavljene zadatke. Ni Bem-Ermoli nije uspeo da veže srpske snage na severnom frontu. No, uporno potcenjujući srpsku vojsku, Potjorek je još bio uveren da 5. armija može sama da izvrši postavljene ciljeve.

Slučaj je hteo da 15. avgusta i austrougarski VIII korpus (21. landverska i 9. pešadijska divizija) i srpska Kombinovana i Moravska divizija I poziva za marševski cilj imaju Tekeriš. Bez tačnih podataka o položaju neprijatelja, Austrijanci su do odredišta stigli u sumrak istog dana. Vojnici tri puka 21 divizije zanoćili su na jednom uzvišenju severno od Tekeriša. Taj dan bio je izuzetno sparan i topao, a predveče je grunula oluja praćena kišom i gradom. Svesni premorenosti trupa, a očekujući bitku tek pred Valjevom, austrijski oficiri nisu preduzeli mere obezbeđenja oko bivaka pospalih vojnika. Čak ni povremeno puškaranje prethodnica nije bilo dovoljna opomena o bliskom prisustvu srpskih trupa. Stigavši nadomak Tekeriša, pojedine srpske jedinice su oko 20 časova dobile naredbu da nastave dalje i zauzmu najviši vrh Cera – Kosanin grad. Kombinovana divizija, iako premorena višečasovnim maršem od preko 40 kilometara, bez predaha je nastavila kretanje ka istočnim padinama Cera. Drugi i 3. bataljon 2. prekobrojnog puka bili su u prethodnici. Kad su izbili na najvišu tačku istočnog prevoja, skrenuli su s puta i, u pratnji jedne poljske baterije, pohitali da zauzmu Trojanov grad, te, nastupajući grebenom Cera, stignu do Kosaninog grada.

Zbog oluje, koja se posle izvesnog vremena stišala, smrklo se već oko 19 časova. Premoreni vojnici 4. čete 2. bataljona ugledali su oko 23 časa na vrhu Trojan svetla fenjera za koja su u prvi mah pomislili da pripadaju nekoj srpskoj jedinici. Patrola poslata u izviđanje ustanovila je, međutim, da su u pitanju pospali austrijski vojnici 21. divizije (28. landverski puk iz Piseka i 6. landverski puk iz Egera). Srpski oficiri odmah su naredili jednom vodu da izvrši prepad bombama i seču bajonetima. Posle početne panike, Austrijanci su, međutim, pružili otpor. Tako je, u noći 15/16. avgusta, došlo do oštrog sukoba tek prispele Kombinovane divizije i desne kolone 21. landverske divizije. U tamnoj i vlažnoj noći usledile su nepovezane borbe. Padinama Cera prolamala se strahovita pucnjava, a sa obe strane odjekivali su trubni znaci „prekini paljbu” jer je postojala opasnost da jedinice stradaju od „prijateljske” vatre. Čak je i komandant 21. landverske streljačke divizije Artur Prziborski bio primoran da se s puškom u ruci bori cele noći.

Ovim noćnim sudarom praktično je počela Cerska bitka. U zoru 16. avgusta u borbu je stupio i treći srpski puk podržan snažnom artiljerijskom vatrom, pa je prethodnica 21. divizije razbijena i započela je panično povlačenje. Ubrzo je rastrojena i desna kolona iste divizije. Tako je 16. avgusta u 6 sati na Trojanu ostao samo general Prziborski s dvadesetak vojnika i nekoliko oficira.

U to vreme se, međutim, pojavila prethodnica 9. praške pešadijske divizije koja je napredovala u pravcu Tekeriša. Ovo je primoralo Kombinovanu diviziju da počne povlačenje na liniju Krivajska kosa – Radonjića brdo – Kik. Samo ličnim zalaganjem komandanta 2. srpske armije, Kombinovana je zadržana do pristizanja Moravske divizije I poziva. Do kraja dana, „Moravci” su zaustavili nadiranje 9. divizije i slomili njenu ofanzivnu snagu. Ovo je primoralo na povlačenje i 21. landversku diviziju.

Istovremeno, 16. avgusta, na severnim padinama Cera i u Mačvi Konjička divizija delom svojih snaga gonila je neprijatelja uz planinu ka Trojanu. Treći puk „Miloša Obilića” potiskivao je preko severnih padina Cera levo krilo 21. divizije. Pod munjevitim udarom konjanika, ovo krilo landverske divizije naglo se povilo ka zapadu sve do visa Bobije naspram Kosaninog grada, ostavljajući na bojištu veliki broj mrtvih i ranjenih, topove, kare, municiju i drugu opremu.

Oko Tekeriša i Zavlake, te severnije, kod Šapca, ogorčene borbe vodile su se i 17. avgusta. Vojvoda Putnik postepeno je u ovu oblast upućivao divizije koje je držao u rezervi, tako da se brojčana nadmoć već nalazila na srpskoj strani. Plan Vrhovne komande bio je da bitku reše Kombinovana i Moravska divizija I poziva u rejonu Cera, dok ostale jedinice zadržavaju nadiranje neprijatelja iz pravca Šapca i Krupnja. Usamljena austrijska 9. divizija, međutim, uspela je da potisne Moravsku diviziju jugoistočno od Tekeriša. Iako je napad Šumadijske divizije I poziva na Šabac odbijen, premor i nedostatak rezervi sprečili su dalji prodor austrijske 9. divizije. I na frontu 3. srpske armije, ugrožene od XIII zagrebačkog korpusa koji je nastupao prema Zavlaci, bilo je kritično. Srećom, neopravdano dugačak odmor koji je komandant 36. zagrebačke pešadijske divizije dao premorenim vojnicima, omogućio je dobitak u vremenu koje je bilo potrebno za pristizanje Moravske divizije II poziva na levo krilo armije.

Trećeg dana bitke, 18. avgusta, Moravska I i Kombinovana divizija imale su zadatak da napadnu usamljenu 9. prašku diviziju te da, nastupajući grebenom Cera, zauzmu Kosanin grad. No, napredujući sporije nego što je planirano, srpske divizije nisu izvršile zadatak. Neposredno pred napad, pred sam kraj dana, naime, ponovo je grunula letnja oluja, a ubrzo se i smrklo, pa se od napada odustalo. Nezadovoljan, komandant 2. armije ukorio je komandante divizija. Stepa Stepanović je smatrao neprihvatljivim sporo napredovanje, pogotovo što su jedinice na razvučenom frontu ispred sebe imale samo jednu premorenu neprijateljsku diviziju. Osim toga, komandant 2. armije je znao da 9. praška divizija čeka pomoć sa severa, iz Šapca, pa je navaljivao da se neprijatelj na Ceru što hitnije razbije.

Ne znajući da pred sobom ima samo Šumadijsku diviziju, austrougarska Vrhovna komanda uputila je u pomoć 5. armiji ceo IV budimpeštanski korpus. Korpus su činile 31. budimpeštanska divizija Erchercoga Jozefa, 32. budimpeštanska divizija Andreasa Fail-Grislera, te dva rezervna puka. Ove jedinice počele su nešto posle 6 časova napad na središte rasporeda Šumadinaca. Videći da pred sobom ima neuporedivo veće snage, komandant Šumadijske divizije povukao se na rezervne položaje. Ubeđen da su Srbi odstupili daleko na jug, Teršćanski je nepromišljeno nastupao u gustim marševskim kolonama. Štaviše, brzopleto je izvestio Vrhovnu komandu o „sveopštem povlačenju neprijateljskih snaga” pa je Potjorek ostavio nesrećnu 9. diviziju na Ceru do 19. avgusta da čeka pojačanje „nastupajućih delova 2. armije”. No, pomoć nikada nije stigla; Šumadijska divizija sačekala je na rezervnim položajima mađarske pukove i nanela im strahovite gubitke, onesposobivši ih za dalja ofanzivna dejstva.

Južno od Cera, XIII zagrebački korpus nastupao je dolinom reke Jadar uz ogorčene borbe. Čak je jednog trenutka, nakon zauzeća Marjanovića visa, uspeo da prekine vezu između 2. i 3. srpske armije. Korpus, međutim, nije imao snage da iskoristi ovaj uspeh. Moravska divizija II poziva prešla je usiljenim maršem oko 70 kilometara za 36 sati, te je u zadnji čas pomogla 3. armiji. Četvrti dan bitke, 19. avgust, bio je presudan. Moravska I poziva i Kombinovana divizija zauzele su pred zoru Kosanin grad a nešto kasnije i položaje južno od Cera. U popodnevnim časovima povlačenje austrijske 9. divizije ugrozilo je bok i pozadinu XIII korpusa, pa je on, u noći 19/20. avgusta, praktično bez borbe, napustio područje Kraljevine Srbije. Tokom 20. avgusta cela 5. armija se povlačila. Izvlačeći se prema Drini, ostaci 21. landverske divizije sejali su za sobom po padinama Cera i Mačvi ratni materijal i opremu. Više „sreće” imala je 9. divizija i XIII korpus, koji su se povukli tako naglo da je iznenađena srpska vojska ostala na položajima omogućivši neprijatelju da spase većinu spreme. Naređenje za gonjenje stiglo je prekasno, tako da je propuštena prilika da se 5. armija potuče do nogu.

Šumadijska divizija I poziva, čiji je front prema Šapcu napadala dvostruko jača grupa generala Teršćanskog, veštim manevrima izbegavala je direktne sudare. Zahvaljujući tome, došlo je do mešanja neprijateljskih napadnih kolona. Ovo je iskoristila srpska artiljerija – nanoseći protivniku strahovite gubitke, primorala ga je da prekine napad. Iskoristivši ovaj zastoj, Šumadijska divizija povukla se na položaje iza reke Dobrave, čekajući neophodno pojačanje. No, u pomoć je mogla da joj se uputi jedino slabo opremljena Timočka divizija II poziva; naime, od 6246 pešaka ove jedinice, čak 5147 nije imalo čak ni puške. Tako su „Timočani” do 21. avgusta čekali puške „mosin-nagan M91” tek pristigle iz Rusije, nakon čega su pokrenuti ka Šapcu. Slom VIII korpusa na Ceru i povlačenje XIII korpusa, međutim, učinili su izlišnim napore Teršćanskog da se probije na jug, pa je naredio povlačenje IV korpusa preko Save.

Ovim je cerska operacija praktično završena. Austrijanci su kao jedinu otpornu tačku još držali Šabac. Ne mireći se s porazom, Potjorek je, naime, uporno pokušavao da zadrži ovaj grad kao mostobran za novu ofanzivu iz Bosne. S druge strane, i Hecendorf je „iz političkih razloga želeo da poraz maskira držanjem izvesnog dela srpske teritorije”. U Šapcu su se nalazili delovi 29. divizije, pružajući otpor Šumadijskoj i Timočkoj diviziji. Srpske jedinice su 24. avgusta po podne ušle u napušteni, razoreni Šabac. U zvaničnom saopštenju Vrhovne komande objavljeno je da „na području Kraljevine Srbije nema više nijednog austrijskog vojnika pod oružjem”. Kako je ovo bila prva pobeda saveznika, vest o uspehu srpske vojske Alijansa je dočekala s velikom radošću. Slavu srpskog oružja u Parizu je obeležilo dvadesetčetvoročasovno brujanje zvona s tornja katedrale Notr Dam .