Esta batalla estalló al día subsiguiente de la Batalla de Chorrillos. Su inicio fue sorpresivo pues se dio en el contexto del armisticio para negociar la rendición de Lima.

Mientras el general Manuel Baquedano hacía un reconocimiento junto a sus ayudantes, fue atacado por una cerrada descarga de fusilería proveniente de la posición defensiva. Las fuerzas chilenas, confiadas en el acuerdo, no habían adoptado todavía su dispositivo para el asalto: la caballería y la reserva estaban agrupadas más atrás en Barranco; la I División recién salía de Chorrillos junto a la artillería de campaña, mientras que la II División ocupaba su campamento en San Juan. Solo la III División al mando del coronel Pedro Lagos se encontraba adelantada.

Inicialmente, la División de Lagos debió resistir el ataque de toda el ala derecha y centro peruano, que se lanzaron al asalto contra el frente y el desprotegido flanco derecho de los chilenos. La Escuadra chilena rompió fuego en apoyo naval, mientras que Baquedano ordenó el empleo de la reserva junto con una carga del Carabineros de Yungay, logrando rechazar a los atacantes de Lagos.

Al llegar la I División se estabilizó el frente, pasando Lagos al contraataque, rompiendo la defensa por la costa y envolviendo el centro peruano por la espalda, quienes no pudieron retirarse puesto que estaban encerrados entre el ataque por frente y la retaguardia. Luego de tres horas y media de combate la tropa de reserva y del Ejército de línea peruano se retiraban de la batalla. La victoria total fue para las fuerzas chilenas.

En la tarde del mismo día 17 de enero de 1881, las primeras tropas chilenas entraban a Lima, mientras que el resto del Ejército chileno lo hizo en el día siguiente.