Tras la sorpresa de Cancharrayada, San Martín organizó nuevamente a su ejército para la batalla decisiva. En pocos días contaba con cinco mil hombres y 21 nuevas piezas de artillería. El Libertador, por la acción de sus espías, estaba al tanto de que los realistas pensaban amenazar a Santiago apoyados por la escuadra que llevaba adelante el bloqueo. El 4 de abril, las tropas patriotas se desplegaron sobre Loma Blanca; a la mañana siguiente, el Padre de la Patria efectuó un reconocimiento de las fuerzas españolas y observó que el grueso de las mismas estaba desplegada sobre un costado de la meseta previendo un movimiento de pinzas; vio, además, dos cañones sobre el cerro Errazuriz y el grupo de artillería reforzado por cuatro compañías. San Martín diseñó una estrategia ofensiva, con dos líneas y tres divisiones: al oeste con Las Heras a la cabeza; al centro-oeste al mando de Alvarado y la reserva con tres batallones a las órdenes de Hilarión de la Quintana. La batalla se inició al mediodía del 5 de abril de 1818 y finalizó hacia las seis de la tarde: los españoles tuvieron 2.000 muertos y fueron tomados prisioneros unos 3.000 hombres. Perdieron toda la artillería, parque y servicios logísticos, además de numeroso armamento. El ejército patriota sufrió la perdida de 1.000 hombres, entre muertos y heridos. Los historiadores coinciden en que el triunfo de Maipú consolidó la independencia de Chile, contribuyendo, en gran medida, a asegurar la futura expedición sobre el Perú.