В ночь на 2 ноября барон вновь выступил к Урге, пополнив ряды всеми нестроевыми и теми из раненых, которых возможно было привлечь для боя. На этот раз барон имел план овладения горой Мафуской и смежными с ней возвышенностями, командующими на Ямынем и Консульским поселком, полагая, что таким способом всего проще овладеть городом. На рассвете отряд барона занял исходное для боя положение, причем Унгерн наметил трехверстный фронт — от Троицкосавского тракта на восток.
Когда китайцы обнаружили перед собой противника, они открыли огонь, быстро разгоревшийся веселой стрекотней по всей линии. Наступление начал 2-й Аннековский полк на правом фланге отряда. Полк двигался по гребню гор, которые возвышаются между Троицкосавским трактом и долиной реки Сэлби, и параллельно с этим выбивал противника из окопов в речной пади. В центре велись энергичные атаки на базальтовую сопку, являющуюся командной высотой во втором кряже гор, и затем, когда высота эта была занята нами, то барон повел наступление на гору Мафуску.
За два дня боя 2 и 3 ноября китайцы повсюду были сбиты с позиций и в некоторых пунктах отошли на последнюю перед Ургой линию своих окопов. Левый фланг барона лишь оборонялся от обходных колонн противника, путем постоянного вынужденного растягивания. Таким способом, на второй день боя фронт удлинился до семи верст, поглотив все резервы барона. На третий день, то есть 4 ноября, барон нашел возможность снять некоторые части со своего левого фланга и перебросить их для решительной атаки на правый фланг.
Энергичный удар по первоначалу увенчался полным успехом. Китайцы были сбиты с последних возвышенностей и отброшены за Да-хурэ, к самому Хурэ. Если бы у барона нашелся еще один дивизион, чтобы использовать его для фиксации достигнутого положения, то город остался бы за нами. Но в том-то и несчастье, что унгерновские резервы совершенно истощились, а запас патронов пришел к естественному концу, пулеметы замерзли, люди измотались до степени полного истощения. Поэтому, когда китайское командование бросило в контратаку свежий батальон, бароновцы были отбиты и начали отходить в падь реки Сэлби.
После этой неудачи Унгерн уже не пытался атаковать противника. В два часа утра 5 ноября начался общий отход от Урги, и к вечеру того же дня отряд возвратился на свой первый бивак, на реку Барун-Тэрэлдж. Когда подсчитали потери, то установили, что отряд потерял свыше 100 человек одними убитыми. Не менее 200 оказались ранеными и еще больше того — обмороженными, то есть потери барона равнялись примерно 65 процентам наличного состава его частей. Особенно чувствителен был урон в офицерском составе, из которого выбыло за дни боев 40 процентов убитыми. На ургинских сопках остались лучшие боевые офицеры, участники Германской войны.
Причина поражения барона кроется не только в численном превосходстве сил противника и в неправильном выборе направления, но, скорее, в полной нашей неподготовленности к борьбе с суровой природой. В ноябрьские холода, сопровождаемые монгольским режущим ветром, голодные, полузамерзшие люди дрались с величайшим напряжением сил. Но студеные дни и еще более жуткие ночи на сопках, без костров, сломили героический порыв бойцов. И в этом ничего нет удивительного, потому что одеты все были отнюдь не по сезону. В лучшем случае всадники и офицеры имели по легкой шинельке, вывезенной из Даурии. Что же касается тех, которые потеряли верхнюю одежду на походе или первом бою под Маймаченом, то они вынуждены были довольствоваться одной лишь гимнастеркой. И обувь отрядников, изодранная об острые камни, давно уже не исполняла своего прямого назначения. Крайнему истощению сил бойцов способствовало также и то обстоятельство, что сражение шло в безводной местности (за исключением сравнительно небольшого участка речки Сэлби). В продолжение всех трех дней боя люди не только вынуждены были отказаться от удовольствия согреть себя горячим чаем, но во многих пунктах фронта, в подлинном смысле, не имели глотка сырой воды, чтобы освежить пересохшее до спазм горло.