La batalla de Cantavieja fue la última batalla de la tercera guerra carlista en el frente del Maestrazgo, que significó el fin de la guerra en este frente para los carlistas que no tardarían mucho tiempo en perder la guerra, finalizando las hostilidades el 28 de febrero de 1876.
Los defensores se fortificaron levantando barricas y parapetos en los caminos de acceso y en las calles interiores del pueblo, situando sus cañones en lo alto del primer piso del Castillo de Cantavieja como último reducto de resistencia.
A pesar de la abismal inferioridad numérica la geografía favorecía a los defensores carlistas, pues el pueblo estaba situado en lo alto de una gran montaña aplanada y a su alrededor el terreno montañoso y los caminos estrechos impedía a los liberales el poder desplegar a todo su ejército y artillería de manera que pudiesen aprovechar su superioridad en efectivos, además las tropas de Despujol eran muy bisoñas y estaban faltos de experiencia, lo que dio la ventaja a los defensores de poder resistir a pesar de la gran inferioridad numérica, hasta que pudiesen llegar posibles refuerzos.
Pero por cada día que pasaba los liberales avanzaban cada vez más y los refuerzos tan esperados nunca llegaban, pues los carlistas estaban muy escasos de hombres y cuando se enteraron de la noticia ya era demasiado tarde para enviar refuerzos.
Finalmente los liberales entraron en el interior del pueblo en la mañana del 5 de julio tras un ataque relámpago apoyado por su artillería, refugiándose los pocos defensores que quedaban junto con un grupo de civiles en el castillo, después de un breve asedio repelido por parte de los defensores los liberales ofrecieron una rendición digna dejándoles marchar con las armas a cambio de que la población y sus heridos se quedasen bajo su custodia, aceptando los carlistas la capitulación al amanecer del día siguiente, poniendo fin a la batalla dejando más de 100 muertos entre los dos bandos y un total de 250 prisioneros civiles.