Gdy zgodnie z planem po przejściu grobli pod Kłeckiem polska straż przednia w odpowiedzi na ogień wojsk Wrangla podjęła pozorowaną ucieczkę w kierunku przeprawy przez Wełniankę pod Brzozogajem, część żołnierzy szwedzkich spod komendy Wrangla ruszyła za uciekinierami. Plan wciągnięcia Szwedów w pułapkę nie powiódł się, gdyż dowódcy czterech ukrytych pułków, widząc trudną sytuację wojsk Jakólskiego i Szemberka, zbyt wcześnie ruszyli im na pomoc. Co prawda pułki polskiej jazdy zdołały przebić się niemal do grobli pod Kłeckiem, jednak korzystne ukształtowanie terenu (błotnisty teren, wezbrana rzeka Wełnianka, rowy i zagajnik) pozwoliło Szwedom uniknąć rozbicia. Bitwa trwała około 5 godzin.
Przy zapadającym zmierzchu Polacy ustąpili z placu boju. Zostawiając na nim około 70 zabitych i rannych żołnierzy (w tym 40 towarzyszy). Straty szwedzkie były sporo większe, 500 zabitych i wielu rannych żołnierzy.
Po bitwie Bitwa pod Kłeckiem wykazała, że polska kawaleria nie jest w stanie pokonać armii szwedzkiej gdy ta ukryta jest w dogodnym terenie do obrony. Przyznał to Czarniecki, który stwierdził, że gdyby miał piechotę i artylerię, to wygrałby bitwę z armią Adolfa Jana.