Poslije upada u Srbiju 200.000 austrougarskih vojnika u Prvom svjetskom ratu, Srpska vrhovna komanda je prebacila 180.000 vojnika u sjeverozapadnu Srbiju i izradila plan za glavni dio Cerske bitke, tri dana nakon njenog početka 12. avgusta.
Komandant Druge srpske armije, general Stepa Stepanović, obrazovao je Cersku udarnu grupu od Moravske divizije i poziva i Kombinovane divizije sa ciljem napada u dolini Jadra. Stepanović je shvatio važnost planice Cer i samoinicijativno je odlučio da zauzme njene dominantne kote Trojan i Kosanin grad. Oko 23:00, 15. avgusta, dijelovi srpske Kombinovane divizije su naišle na izvidnicu austrougarske vojske na padinama Cera i tako je započelo glavni dio bitke.
Austrougarske pozicije su bile slabo branjene i njeni branitelji su odbijeni sa planine. Do ponoći, oštri sudari i borebe između lijeve austrougarske kolone 21. austrougarske divizije i Srba su se vodili u mraku. Do jutra 16. avgusta Srbi su zauzeli vijenac Divača i otjerali Austrougare iz Borinog sela. Austrougarske trupe su imale dosta gubitaka i povukle su se u neredu. Kako je dan odmicao, Srbi su onemogućili 21. pešadijskoj diviziji da se poveže sa 2. armijom u Šapcu, tako što su je otjerali sa padina Cera.
Srbi su pokušali da povrate Šabac, ali nisu imali uspjeha. Prva kombinovana divizija je napala Trojan i Parlog, prije nego što se uputila u Kosanin grad. Na drugom mjestu, Austrougari su uspijeli da odbiju srpsku 3. armiju, terajući je da izmanevriše jednu od svojih divizija (Moravska divizija drugog poziva) kako bi zaštitila prilaz Valjevu, kome je pretila 42. domobranska divizija.
Rano izjutra, 18. avgusta, Austrougari su pokrenuli još jedan napad, sa namjerom da potisnu Šumadijsku diviziju I poziva sa šabačkog mostobrana i omoguće 5. armiji da krene u napad. Međutim, napad nije uspio jer su Srbi uništili njihove snage kod reke Dobrave, tjerajući preživjele vojnike da se povuku. Na drugom mjestu, kontraofanziva Druge srpske armije je nastavljena duž Cera i Iverka, napadom Kombinovane divizije na selo Rašuljača gdje su naišli na snažan otpor kod Kosaninog grada. Prvi napad Srba je odbijen, ali su napadi nastavljeni i tokom noći.
Izjutra, 19. avgusta, Srbi su uništili austrougarske snage i zauzeli gradić. Moravska divizija prvog poziva je otjerala 9. pešadijsku diviziju sa njenog položaja i odbili njen kontranapad nanevši joj teške gubitke. Četvrti korpus je ponovio napade protiv Šumadijske divizije, čime je naterao Srbe da se povuku sa lakim gubicima. Činjenica da Srbi nisu slomljeni napadom Četvrtog korpusa, značilo je da austrougarska divizija nije uspijela da zaustavi njeno napredovanje prema planini Cer, jer ako bi to uradila, Šumadijska divizija bi napala Četvrti korpus sa boka. Zbog toga, 4. korpus nije uspio da se poveže sa austrougarskim snagama kod Cera.
Rašuljaču su zauzeli Srbi u podne, a Kombinovana divizija je iskoristila ovaj događaj da krene prema Lešnici. U međuvremenu, Moravska divizija prvog poziva je napala Iverak i uspijela da potisne Austrougare. Selo Veliku Glavu su Srbi zauzeli prije podne, a poslijepodne je opet zauzet Rajin grob. U ovo vrijeme, Austrougari su počeli da se sve brže povlače, jer im je moral opao, kao i organizacija. Treća armija je imala sličan uspjeh, odbila je 36. pešadijsku diviziju i natjerala je na povlačenje u neredu. Srbi su zatim krenuli da progone Austrougare duž cijelog fronta. Do 20. avgusta, austrougarske snage su još uvijek bježale ka Drini, a Srbi su nastavili da ih gone.
Cijela 5. armija je bila prinuđena da se povuče u Bosnu. Mnogi austrougarski vojnici su se udavili u rijeci bježeći u panici. Srpski izveštaji sa fronta su govorili „da se neprijatelj povlači u najvećem neredu.“ Radomir Putnik je obavijestio srpskog kralja Petra I u telegramu „da je glavni neprijatelj poražen kod Jadra i na planini Cer i da ih njihove snage progone“.
Poslije trijumfa na planini Cer, Srbi su htjeli da povrate teško utvrđeni grad Šabac. Žestoki okršaji su se desili 21. i 22. avgusta, tokom kojih su se srpske snage uspijele da se probiju do zapadne strane grada. Do 23. avgusta su opkolili grad i uveče dotjerali tešku artiljeriju. Sljedećeg dana su Srbi ušli u grad samo da bi otkrili da su ga Austrougari napustili prethodno veče. Do 4 sata popodne, srpske snage su stigle do obala Save, čime je prva austrougarska ofanziva završena.
Zahvaljujući sjajnoj strategiji srpske komande i neuporedivoj hrabrosti srpskih vojnika, do 24. avgusta u Srbiji nije ostao nijedan austrougarski vojnik, izuzev 4.500 zarobljenika. Cerska bitka je prva saveznička pobjeda u Prvom svjetskom ratu, koja je silno podigla ugled srpske vojske i sprečila Austro-Ugarsku da na vreme koncentriše trupe na ruskom frontu.
