Los franceses sitiaron la ciudad con un ejército de aproximadamente 30 ,000 hombres y una poderosa artillería compuesta por 53 piezas.

Mientras tanto, otras guarniciones imperiales veían cómo el enemigo reducía su número para mandar tropas a Pavía.

Francisco I decidió dividir sus tropas: ordenó que parte de ellas se dirigieran a Génova y Nápoles e intentaran hacerse fuertes en estas ciudades.

Mientras, en Pavía, los mercenarios alemanes y suizos comenzaban a sentirse molestos porque no recibían sus pagas.

Viendo la situación de sus oficiales, los arcabuceros españoles decidieron que seguirían defendiendo Pavía, aún sin cobrar sus pagas.

Aunque Konstam indica que al mismo tiempo, la artillería imperial inició un bombardeo de las líneas de asedio francesas -que se había convertido en rutina durante el asedio prolongado- para ocultar el movimiento de Lannoy,[9]​ Juan de Oznaya (soldado que participó en la batalla y escribió al respecto en 1544) indica que en ese momento, las tropas imperiales prendieron fuego a sus tiendas para inducir a error a los franceses haciéndoles creer que se retiraban.

[10]​ Mientras tanto, los ingenieros imperiales trabajaron rápidamente para crear una brecha en los muros del parque, en Porta Pescarina, cerca del pueblo de San Genesio, a través de la cual podría entrar el ejército imperial.

[13]​ Formaciones de piqueros flanqueados por la caballería comenzaron abriendo brechas entre las filas francesas.

Los tercios y lansquenetes formaban de manera compacta, con largas picas protegiendo a los arcabuceros.

Según avanzaban, la propia artillería francesa —superior en número— tenía que cesar el fuego para no disparar a sus hombres.

Los imperiales empezaron por rodear la retaguardia francesa —mandada por el duque de Alenzón— y cortarles la retirada.

Caído el rey a tierra, se apearon Urbieta y Pita da Veiga, le alzaron la vista y les dijo que era el rey, que no lo matasen.

Francisco I renunciará al Milanesado, Nápoles, Flandes, Artois y Borgoña.

Posteriormente Francisco I se alió con el Papado para luchar contra la Monarquía Hispánica y el Sacro Imperio Romano Germánico, lo que produjo que Carlos V atacara y saqueara Roma en 1527 (Saco de Roma).

Cerca del parque, en 2015, se encontraron dos balas de cañón durante unos trabajos agrícolas, probablemente disparadas por la artillería francesa.

[17]​ Aunque mutilado parcialmente durante los siglos XVIII y XIX, cuando se transformó en una granja, el Castillo de Mirabello, antigua sede del capitán ducal del parque, sigue en pie hoy a poca distancia de Vernavola y conserva en su interior algunos elementos decorativos curiosos (chimeneas, frescos y vidrieras) aún no suficientemente restauradas y estudiadas, en estilo gótico tardío francés, añadidas a la estructura del período Sforza durante la primera dominación francesa del Ducado de Milán (1500-1513).

Unos dos kilómetros al norte, por la carretera Cantone Tre Miglia, se encuentra la masía Repentita, donde fue capturado Francisco I y, según la tradición, fue alojado.