Заключение Амьенского мира в марте 1802 года не разрешило противоречий между Англией и Францией. Стремясь захватить французские колонии и установить безраздельное господство в Европе, Англия в мае 1803 года снова объявила войну Франции. В декабре 1804 года на стороне французов выступила Испания. После провала плана сокрушения Англии путём захвата ее колоний на Среднем Востоке и в Индии Наполеон, принявший 2 декабря 1804 года титул императора Франции, изменил свой план борьбы против Англии. На этот раз он решил нанести главный удар непосредственно по Англии путем вторжения своих войск на Британские острова.

К началу военных действий объединённые силы франко-испанского флота насчитывали около 85 линейных кораблей против 105 английских кораблей.

Первой линией, состоявшей из 15 линейных кораблей, командовал младший флагман Коллингвуд, второй, насчитывавшей 12 линейных кораблей, — Нельсон. Согласно плану, главный удар по противнику должна была нанести колонна адмирала Коллингвуда; ей предстояло прорезать строй франко-испанского флота между 12-м и 13-м кораблями с конца, окружить отрезанные корабли арьергарда, а затем уничтожить их или пленить; колонна Нельсона должна была обеспечить удар на главном направлении путем одновременной атаки центра неприятельского флота. Против авангарда противника Нельсон не выделил никаких сил, так как, зная слабую подготовку франко-испанского флота, считал, что его цель и арьергард будут разбиты раньше, чем к ним на помощь придут корабли авангарда. Разработав в общих чертах план атаки и поставив перед младшим флагманом и командирами кораблей задачи, адмирал Нельсон предоставил им право действовать самостоятельно, исходя из конкретных условий. Таким образом, тактический замысел Нельсона был основан на принципе сосредоточения основных сил своего флота (27 линейных кораблей) против части сил франко-испанского флота (23 линейных корабля).

Встреча противников произошла утром 21 октября на параллели Трафальгар, в 10 милях от Кадиса. Франко-испанский флот шел со скоростью 3–4 узла. Адмирал Вильнев, обнаружив за горизонтом английскую эскадру, в 8 часов повернул на обратный курс, чтобы в случае неудачного исхода сражения иметь возможность укрыться в Кадисе. Поворот союзной эскадры продолжался около двух часов, за слабого ветра и плохой подготовки командиров кораблей строй: ватерной колонны после поворота нарушился, и это в дальнейшей позволило многим кораблям использовать свое оружие в бою.

В момент обнаружения франко-испанского флота английская эскадра шла в двух колоннах. Разгадав намерение Вильнева уклониться от сражения и укрыться в Кадисе, Нельсон принял решение немедленно атаковать противника, тем более что погода вполне благоприятствовала этому: дул слабый вест-норд-вест и с запада шла крупная океанская волна Английские корабли, сближаясь с противником под почти прямым углом, шли более полным ветром, чем корабли союзников, которые к тому же принимали крупную океанскую волну бортом, что затрудняло управление кораблями и ведение прицельной стрельбы. В свою очередь, движение английских кораблей, сближавшихся с противником под курсовым углом, близким к 90 градусам, ставило их в чрезвычайно невыгодное положение, так как они почти лишались возможности использовать свою артиллерию в период сближения, тогда как неприятель мог поражать их продольными залпами. Это было особенно важно для флагманских кораблей. «Виктория», на котором держал свой штаб Нельсон, и «Ройал-Соверен», где находился Коллингвуд, шедший в голове колонн. Только слабая артиллерийская подготовка союзных кораблей не позволила им воспользоваться своим благоприятным положением для нанесения эффективного удара по англичанам на: сближения.

В 12 часов Нельсон поднял сигнал начать сражение. Флагманский корабль Коллингвуда «Ройал-Соверен» первым сблизился с противником вплотную и около 12 часов 30 минут прорезал его строй под кормой 16 корабля с конца колонны. Вслед за ним со значительными интервалами по времени поочередно стали прорезать строй союзного арьергарда и остальные корабли его колонны. При прорезании строя английские корабли с дистанции нескольких десятков метров давали с обоих бортов продольные залпы, причиняя кораблям противника серьезные повреждения в корпусе и нанося большие потери в личном составе. Английские комендоры вели огонь по противнику примерно в три раза быстрее, чем союзники. Это, безусловно, сказалось на результатах боя, в котором решающую роль играла артиллерия. Но, несмотря на эти, казалось бы, благоприятные условия, намечавшееся планом сосредоточение превосходящих сил английского флота на направлении главного удара (15 кораблей против 12 союзного арьергарда) из-за просчета адмирала Коллингвуда в маневрировании не удалось. Вследствие ошибки в маневрировании 15 английским кораблям, действовавшим на главном направлении, пришлось вести бой с 16 союзными кораблями. Кроме того, англичане не смогли добиться и одновременности атаки. Их корабли вступали в бой поодиночке и с большими промежутками по времени, что ставило их в чрезвычайно невыгодное положение, так как противник получал возможность сосредоточивать против них превосходящие силы. Однако союзники не использовали и этой возможности.

В 13 часов вступила в бой колонна Нельсона. Первым прорезал строй линейный корабль «Виктория», который шел за кормой флагманского корабля Вильнева «Бюсантор» и дал по нему продольный залп. Вслед за ним один за другим вступили в бой и остальные корабли колонны, давая продольные залпы по союзным кораблям. После прорезания строя флагманский корабль Нельсона подвергся ожесточенному артиллерийскому и ружейному обстрелу одновременно с нескольких кораблей противника, окруживших его. Во время боя адмирал Нельсон был смертельно ранен и умер еще до окончания боя. С этого момента боевые построения кораблей окончательно нарушились. Командиры по своему усмотрению выбирали корабли противника и вели с ними артиллерийский бой на предельно коротких дистанциях, исчисляемых десятками метров, а иногда несколькими метрами. В этих условиях превосходство английских комендоров и скорострельность артиллерии имели решающее значение для исхода сражения.

К 15 часам, когда бой достиг наибольшего напряжения, англичане Успели ввести в действие только 14 кораблей против 23 кораблей противника. Несмотря на то, что англичане к этому времени добились известного успеха, захватив в плен несколько союзных кораблей, все же положение их было трудным. Многие английские корабли получили настолько серьезные повреждения, что уже не могли продолжать бой. Если бы авангард союзной эскадры вовремя пришел на помощь своему Центру, а арьергард, где в основном находились испанские корабли, проявил бы больше упорства и настойчивости в достижении поставленной цели, то неизвестно, как бы закончилось сражение. Но этого не произошло. Авангард союзного флота, несмотря на неоднократные сигналы Вильнева повернуть на обратный курс и идти на помощь, фактически не выполнил этого приказания и подошел к месту с частью своих кораблей уже после того, как исход сражения был обращен в пользу англичан. Одиннадцать кораблей арьергарда союзного флота, воспользовавшись ошибкой Коллингвуда, направившегося своими кораблями навстречу приближающемуся с севера авангард противника, вышли из окружения и вместо оказания помощи центру ушли в Кадис.

К 17 часам 30 минутам сражение закончилось полной победой англичан. Союзники потеряли 18 кораблей (из них 1 был уничтожен, 17 взято в плен) и около 7 тысяч человек убитыми и раненными. Англичане потеряли до 2 тысяч человек, а их корабли были настолько повреждены, что не смогли привести в свои базы захваченные в плен союзные корабли. Некоторые из них затонули, а другие на следующий день были отбиты французами.

Победа английского флота в Трафальгарском сражении объяснялась следующими основными причинами. Англичане имели хорошо подготовленные экипажи, особенно комендоров; во главе флота с опытным и энергичным командующим, который хорошо знал слабые стороны франко-испанского флота и умело использовал их для достижения победы. Разработанный им план сражения основывался на изменении новых, более решительных способов атаки и тактических приемов использования корабельной артиллерии; командиры кораблей пользовались в бою широкой инициативой.

Трафальгарское сражение является одним из крупнейших боев западноевропейских флотов периода парусного флота. Однако это положение не оказало существенного влияния на изменение планов войны Наполеона.