В ту же ночь на юге пришла в движение армада Вильгельма. Подул попутный южный ветер — как утверждали, после крестного хода с мощами святого Валерия. 27 сентября флотилия покинула французский берег. Для большей секретности решено было плыть ночью; на каждом корабле имелся носовой фонарь. Плавание прошло без приключений, и в 9 часов утра 28 сентября войско высадилось у селения Певенси в Восточном Сассексе. Охрана побережья ушла с армией на север или разошлась из-за долгого отсутствия платы. Сообщить о высадке нормандцев оказалось некому, кроме одного крестьянина, который на своей лошади поспешил на север и через три дня добрался до Йорка. Тем временем Вильгельм занял близлежащий город Гастингс и велел выстроить рядом с ним мощную бревенчатую крепость. В поисках припасов его воины разорили все окрестные деревни — через 20 лет по «Книге Страшного суда» они все еще значились «покинутыми». Тут герцогу пришло письмо от бретонского рыцаря, служившего Гарольду. В нем сообщалось, что король разбил норвежцев и движется на юг. Вильгельм во всеуслышание ответил, что был бы рад сразиться с таким славным противником, будь у него не 60, а даже 10 тысяч воинов. Столько у него реально и имелось, а громкие заявления были призваны ввести в заблуждение противника.

Гарольд и в самом деле вышел с армией из Йорка 2 октября, едва получив весть о высадке Вильгельма. Его поредевшее войско двигалось чуть ли не бегом. Уже 6 октября он преодолел 320-километровое расстояние между Йорком и Лондоном, но в Лондоне задержался на пять дней, чтобы дать отдохнуть хускерлам и заодно дождаться подхода ополчений. Однако к нему явились лишь немногочисленные отряды с юга во главе с братьями Леофвином и Гиртом. Вильгельм чрезвычайно удачно выбрал время — шла уборка урожая, и крестьяне не горели желанием бросать свои поля, чтобы после страдать от голода. Эрлы Мерсии и Нортумбрии вообще не послали свои ополчения, ссылаясь на потери от норвежского вторжения. В итоге 11 октября Гарольд выступил из Лондона примерно с 10 тысячами воинов, среди которых было не более 3 тысяч хускерлов.

13 октября Гарольд достиг Гастингса и занял оборонительную позицию в 13 километрах к северо-западу от города. Будучи уверенным в скором нападении Вильгельма, король укрепился на высоком Сенлакском холме среди полей, изрезанных ручьями и оврагами, что создавало препятствия для нормандской конницы. На вершине холма был установлен штандарт короля с красным крестом на белом поле; там Гарольд оставался все время битвы, и там же он пал спустя семь часов. Теперь на этом месте находится алтарь церкви в Бэттле, воздвигнутой в память о сражении. В средней части холма выстроилась оборонительная линия хускерлов, а по обе стороны от них несколькими рядами стояли ополченцы из фирда. По некоторым данным, перед позициями англосаксов был сооружен частокол или вал, чтобы задержать конницу, но на ходе битвы это никак не сказалось.

Картина битвы восстанавливается по сообщениям Вильгельма Малмсберийского и других хронистов. Сразу после рассвета 14 октября нормандцы быстро преодолели семь миль и тремя линиями подошли к холму. Впереди двигались лучники и арбалетчики — это было первое в средневековой Европе документированное применение арбалетов. Вторую линию составляли пешие копейщики, а третью — рыцари. Центр занимали нормандцы, левый фланг — бретонцы во главе с сыном графа Пентьевра, а правый — французы и фламандцы. Начали сражение лучники, которые открыли огонь с расстояния не более 100 метров, но стрелы летели снизу вверх и не нанесли ощутимого вреда. По обычаю, противники, выходя из строя, осыпали друг друга насмешками. Нормандский жонглер (скоморох) с шутками и прибаутками подобрался к рядам англосаксов и успел сразить их знаменосца, прежде чем ему раскроили голову топором. Так началась битва; лучники расступились, и в бой вступили копейщики; англосаксы быстро отбросили их, кидая камни и дротики и орудуя своими громадными двуручными топорами. Захлебнулась и первая атака рыцарской кавалерии. Ее левый фланг был смят, и разнесся слух, что сам Вильгельм погиб. Чтобы сдержать начавшуюся панику, герцог сбросил шлем и галопом промчался перед строем отступавших всадников.