这时，不管是法军部队还是指挥机关，确实陷在一片混乱之中。人们惶惶不安，形势极其严重。然而，身在前线的拿破仑，仍然镇定自若，沉着地指挥着战斗。在拿破仑看来，战斗并没有最后结束。几个小时以前他已派人送出紧急命令，调德赛立即带领包德师火速驰援，以最快的速度返回马伦哥。因此，他认为还有最后获胜的一线希望。由于抱着这种信念，他一再强调，必须坚持下去，任何人不得继续后退。
【转败为胜】下午五时，正当法军接近崩溃的时刻，形势发生了急剧变化。德赛将军率领他的部队赶到了，法军获得了新的生机和希望。德赛到后，立即赶到拿破仑面前，同他商议反攻之法。德赛建议，在发起反攻之前，必须集中炮火向敌人进行猛烈射击，阻止奥军继续前进。拿破仑采纳了这个意见，立即命令马尔蒙，将德赛带来的十三门火炮和原剩的五门火炮集中在一起，先向敌人进行射击。同时，指示德赛率领部队隐蔽在附近一座小山后面，而将克勒曼率领的骑兵旅配置在左边。只等时机一到，立即发起反攻。
这时，缓缓追击法军的奥地利部队，却是另外一番景象。他们一致认为，这场胜利已经稳拿到手了。奥军参谋长察赫，和他的主帅一样，刚愎自用，身在战场而对敌情一无所知。在他看来，法军已经被打败了，剩下的残部不堪一击，很快就可收拾。因此，他不去督促部队进行有效的追击，而命令部队暂停下来，在原地休息和用饭。
就在这时，法军的反击开始了。在法军火炮的猛烈轰击之下，奥军的队形顿时大乱。德赛乘此时机，立即率领部队从正面猛扑过去。这位被拿破仑赏识的将军身先士卒，奋勇当先，不愧是一员有胆有识的猛将。在他的带领下，士兵个个争先，一齐冲杀过去，马上形成了势不可挡的洪流。面对这一攻势，敌人大惊失色，随即纷纷逃散。几乎与此同队克勒曼率领重骑兵向敌人侧翼发起了猛攻，转眼之间，便将敌人切成了两段，这样便使敌人陷入了更大的混乱。
刚才，奥军还是一支胜利之师，土兵们奏着军乐、打着军旗、兴高采烈地缓缓向前推进;现在，奥军一下子变成了乌合之众，只见土兵们惊惶失措，狼狈逃窜，完全不能称为部队。在这混乱之中，有的被霰弹击中，当场毙命;有的被马刀砍倒，血肉横飞;更多的是，成批成批地跪在地上，举手投降。奥军这个突然的失败，马上导致了全线的溃退。他们节节败走，被迫放弃了马伦哥和卡斯特尔切利奥洛，继而涌向博尔米达河，争相逃命。法军抓住这一有利时机，一鼓作气，把奥军赶过河去了。直到暮色浓重，法军才停止追击。由于德赛及时来援，他们转败为胜，最后取得了马伦哥战役的大胜。
不幸的是，在反攻开始不久，德赛被敌人的子弹击中，当即阵亡了。战斗结束以后，拿破仑赶到现场，为德赛洒下了不少热泪。他悲痛不已地说道：“如果现在能够拥抱德赛，这一天该有多好啊!”据拿破仑身边的人说，在多年的征战中，他们只看见拿破仑掉过两次眼泪。一次是在马伦哥战役中，德赛将军被敌人击毙的时候;另一次是若干年后，在阿斯佩恩-艾斯林战役中，拉纳元帅被炮弹炸断了双腿，在拿破仑怀中死去的时候。
马伦哥战役的代价是高昂的。双方为此付出了巨大的牺牲。在这次战役中，奥军共损失九千四百人，法军也损失了五千八百人。
【停战议和】六月十五日上午，梅拉斯看到大势已去，派出代表向拿破仑求和。当天下午，拿破仑派贝尔蒂埃与梅拉斯在亚历山大里亚签订了停战协议。奥军虽然战败，但是尚未陷入绝境，法军虽然获胜，本身也已疲惫不堪。在这种有利的形势下，拿破仑十分愿意结束这场战争。他同意，在意大利境内停止敌对行动。从六月二十六日起，奥军撤到波河以北和明乔河以东地区，但仍派兵留驻佩斯基耶拉和曼图亚两个要塞。双方在明乔河以西地区设立一个非军事地带，避免发生冲突。
梅拉斯的两个信使先后回到维也纳，在刚刚报告了马伦哥的全胜以后，又送回了惨败的消息，使奥地利王室和首都人民，开始欢天喜地，接着垂头丧气，演了一场引起莫大轰动的闹剧。
关于马伦哥大捷的消息，六天以后传到了巴黎。六月的整个中旬，在巴黎，在法国所有的城市，人们怀着不同的心情，等待着意大利战场的消息。保王党人盼望着拿破仑失败，希望法军被奥地利人打垮，以便迎接波旁王朝复辟。广大的群众，包括资产阶级在内，渴望拿破仑取胜，从而挽救法国的命运。开始时，消息很不准确，各种传闻迭起，有的说，法国人战败了，有的说，拿破仑阵亡了，有的说，法军取胜了。消息互相矛盾，给人们心头蒙上了一层阴影。
六月二十日下午一时，巴黎城内礼炮轰鸣。人们得到正式消息：法军大获全胜，奥地利已被打垮，梅拉斯被迫乞和，意大利又被拿破仑占领了。整个巴黎立刻沸腾起来。人们按接不住内心的激乱纷纷走上街头，欢庆这一重大胜利。广大群众一致认为，这是法兰西共和国对欧洲反法联盟的胜利，是新政权对保王党人的胜利。他们无法预料，随之而来的将是一种新的统治，一种更加有利于资产阶级而不利于工人群众的统治。当时，广大群众对于拿破仑和新政权的支持，完全建立在憎恨波旁王朝的基础之上。
马伦哥战役结束以后，拿破仑希望，欧洲能够暂时实现和平。这不仅符合法国的利益，也符合他个人的利益。经过八年的战争，法国人民已经厌恶打仗。现在，法军获得了马伦哥大捷，一种渴望和平的情绪更加发展起来了。拿破仑执政刚刚半年，地位还很不稳固。在他远征意大利期间，国内的雅各宾派和保王党人，一刻也没有停止推翻执政府的活动。另外，由于连年战争，法国国库已经一贫如洗，财政状况日益恶化。所有这一切，促使拿破仑急于想和奥地利达成一项和平协议。于是他在从意大利返回巴黎之前，用娓婉的语言给奥地利皇帝写了一封信，呼吁和平，并建议在《坎波-福米奥和约》的基础上与弗兰西斯二世举行谈判。
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