Когда рать Святослава появилась под Адрианополем, Варда вынужден был укрыться за крепкими стенами города. Отсиживаясь за стенами Адрианополя, Варда Склир выжидал разложения в рядах противника, что имело основание как в отношении болгар, так и наемников — печенегов и венгров, которые проявили неустойчивость. Когда были получены данные о неустойчивости противника, Варда решил сделать общую вылазку и дать бой. Его замысел заключался в том, чтобы завязать бой конницей и преднамеренным отступлением заманить врага под внезапный удар войск, расположившихся в засаде. Для этого Варда разделил свои силы на три части: две из них расположил в засаде в лесу на флангах, а в центре на открытую равнину выдвинул конницу. Рать Святослава также была разделена на три части: главные силы составляли русы и болгары, отдельно располагались печенеги и венгры.

Конница Варды Склира устремилась на союзных Святославу печенегов, а затем повернула обратно. Печенеги начали преследовать ее, но внезапно были атакованы большим отрядом византийцев, надо полагать, из засады во фланг. Оказав слабое сопротивление, печенеги бросились бежать, скрываясь за расположением русов. После этого византийцев атаковала конница венгров, затем — конница и пехота русов. Завязался тяжелый бой. Хотя воины Святослава были атакованы засадным отрядом Варда, но скоро им удалось восстановить боевой порядок и нанести византийцам поражение.После битвы византийский император Иоанн Цемисхий предложил Святославу дань и просил о заключении мира, но русский князь отказался.