Miután I. Miklós cár Paszkievics herceg vezényletével intervenciós hadsereget küldött Magyarország ellen, a szabadságharc ügye válságos helyzetbe került. A hadszínterek közül talán még a Bem József által védett Erdély állapota volt a legbiztatóbb, hiszen itt „csak” 55 000 főnyi ellenséges hadsereggel szemben kellett védekezni – kevesebb, mint 40 000 emberrel.
Alexander von Lüders orosz tábornok a Vöröstorony-szoroson át nyomult be Erdélybe, és miután sikertelenül támadta a Székelyföldet, az Alföld irányában próbált meg kitörni. Bem az orosz hadmozdulatok nyomán rákényszerült az összecsapásra, ezért Segesvár környékén, 1849, július 31-én csatát vállalt az intervenciós erők ellen. Abban bízott, hogy az ellenség érkezése előtt egyesülni tud majd Dobay József, Kemény Farkas és Stein Miksa kisebb létszámú alakulataival, és így 8000 katonát állíthat szembe Lüders nagyjából 10 000 fős seregével. Az orosz fővezér azonban ügyes taktikával elvágta a segédhadakat Bem főerőitől, aki, miután segítséget küldött a Székelyföld védelmére, mindössze 2500 katonával és 16 ágyúval vállalta el az ütközetet.
A maroknyi magyar erő számára a csata kedvezően indult, a délelőtti ágyúzás során ugyanis halálos találat érte Szkarjatyin tábornokot, Lüders vezérkari tisztjét. A csata sorsát – a nyilvánvaló orosz fölény és a honvédek ágyúinak meghibásodásai mellett – végül a magyar fővezér ballépése döntötte el, aki az erdőben harcoló egységeken kívül nem feltételezett több ellenséges csapatot Segesvár környékén. Miután a Segesvári-erdőben és a völgyben vívott küzdelem centruma a Küküllő menti jobbszárnyra tevődött át, Bem – sejtései alapján – vakmerő módon a balszárnyról is átcsoportosította erői nagy részét, hogy több órás küzdelem után végre kieszközölje az áttörést.
Az elkeseredett harcot végül Lüders 5500 fős hadteste döntötte el, mely délután 4 óra után elhagyta korábbi állásait, érkezése után pedig elsöpörte a gyenge magyar balszárnyat. Egy villámgyors lovasrohammal megtörték a honvédeket, a magyar seregek délután 5 óra után összeroppantak a többszörös túlerővel szemben, és pánikszerű menekülésbe kezdtek Fehértemplom irányába.
A kozákok a győzelem után hajtóvadászatot indítottak a visszavonuló magyarok ellen, így kisebb csoportok éjszakába nyúló véres utóvédharcot folytattak Segesvár környékén. A zűrzavart jól mutatja, hogy a menekülő honvédek beleütköztek a magyar lovasságba, közben a fővezér, Bem egy mocsárba zuhant lováról – csak az este során mentették ki az őt kutató honvédek –, és valószínűleg ebben az órában vesztette életét Petőfi Sándor költő, a lengyel tábornok hadsegéde is, akinek holttestét soha nem találták meg.
