Notika 02.12.1805. netālu no Austerlicas ciema Austrijas Impērijā (tagadējā Čehijā). Saukta arī par "Triju imperatoru kauju".

04.1805. Lielbritānija un Krievija noslēdza savienību, kurai vēlāk pievienojās Austrija. Sabiedrotos neapmierināja Napoleona I centieni aizvien vairāk nostiprināt savu ietekmi Nīderlandē, Šveicē un Itālijā. Francijas ziemeļos tika koncentrēts karaspēks it kā uzbrukumam Lielbritānijai. Sabiedroto karaspēka nesaskaņotās darbības dēļ Napoleona I karaspēks 10.1805. sakāva austriešus pie Ulmas un novembrī iegāja Vīnē. Napoleons I centās sakaut arī krievus un austriešu spēkus, kas steigā atkāpās.

Sabiedroto armijā bija ~85 000 karavīru, no tiem 50 000 krievu; 278–318 lielgabalu. Karaspēku komandēja ģenerālis Mihails Kutuzovs (Михаuл Иллариoнович Кутузов). Kaujas laukā bija arī Krievijas imperators Aleksandrs I (Александр I), štābā – Austrijas imperators Francis I (Franz I.). Viņš un M. Kutuzovs gribēja nogaidīt un neiesaistīties kaujā, kam nepiekrita Aleksandrs I, kurš atbalstīja austriešu ģenerāļa Franča fon Veirotera (Franz von Weyrother) plānu ar plašu manevru uz dienvidiem apiet Napoleona I karaspēku.

Napoleona I armijā bija ~73 000 karavīru, 139–157 lielgabalu, no Vīnes tuvojās papildspēki – 7000k  franču. Napoleons I izplatīja ziņas par sliktu karaspēka stāvokli, lai mudinātu pretinieku uzbrukt. Napoleona I karaspēks bija izvietojies tā, ka centrs un kreisais spārns bija spēcīgāks par labo, lai pretinieks uzbruktu tam. Sabiedrotajiem kreiso spārnu veidoja trīs krievu kolonnas, ko vadīja ģenerālis Frīdrihs Vilhelms Bukshēvdens (Friedrich Wilhelm von Buxhoeveden), centru – divas apvienotās austriešu–krievu kolonnas tiešā M. Kutuzova pakļautībā. Labo spārnu veidoja divas krievu–austriešu apvienotās kolonnas, kuras komandēja ģenerālleitnants Pjotrs Bagrations (Пётр Ивaнович Багратиoн).

Starp 7.00 un 8.00 no rīta trīs sabiedroto kolonnas uzsāka uzbrukumu, ieņemot Telnicas un Sokolnicas ciemus pozīcijas dienvidos. Tai uzbruka Napoleons I un ieņēma būtisku paaugstinājumu pozīcijas centrā. M. Kutuzovs saprata situācijas bīstamību un mēģināja pozīciju atgūt, tomēr ap 12.00 franči tur nostiprinājās pilnībā. Franču gvardes kavalērijai palīdzēja elitāras mameluku vienības uzbrukumam sabiedroto centram.

Kaujas lauka ziemeļu daļā 9.00 P. Bagrations bija uzsācis nesekmīgu uzbrukumu pret spēcīgo franču kreiso spārnu. Napoleons I ielenca sabiedroto kreiso spārnu. Sabiedrotie deva komandu atkāpties visā frontes līnijā. Krievu kreisais spārns to veica pa aizsalušu purvāju, kuru Napoleons I pavēlēja apšaudīt, lai lauztu ledu un nodarītu vēl lielākus zaudējumus. Labais spārns P.  Bagrationa vadībā atkāpās organizētāk. Aleksandrs I un Francis I bēga no kaujas lauka apkārtnes. M. Kutuzovs tika ievainots.

Austriešiem bija ~6000 kritušo, krieviem – 11 000, gūstā kritušie sabiedrotie  ~12 000.

Franču armijas zaudējumi: 1300 kritušo, 7000 ievainoto. Napoleons I izmaksāja virsniekiem un karavīriem naudas balvas, apsolīja pensijas atraitnēm, skološanos par valsts līdzekļiem un amatus. Trofejas: > 100 sabiedroto lielgabali, 50 karogi, daudz pajūgu. Daži vēsturnieki uzskata, ka  šie skaitļi propagandas nolūkos ir pārspīlēti.

Zaudējums Austerlicas kaujā mudināja Franci I pārtraukt karu, kā rezultātā Trešā koalīcija sabruka. 25.12.1805. noslēgtais Presburgas miera līgums lika pamatus Vācu nācijas Svētās Romas Impērijas sabrukumam.

Austerlicas kauja tiek uzskatīta par vienu no asiņainākajām kaujām Napoleona karu vēsturē un par vienu no lielākajām Krievijas sakāvēm to laikā. Aleksandrs I sakāvē vainoja M. Kutuzovu, lai gan pats bija traucējis viņam komandēt karaspēku.

Austerlicas kauja aprakstīta Ļeva Tolstoja (Лев Николаевич Толстой) romānā "Karš un miers" (Война и мир, 1865–1869). Makss Gallo (Max Gallo) sarakstījis romānu "Napoleons. Austerlicas saule" (Napoleon. Le Soleid d'Austerlitz, 1997). Kaujai veltītas gleznas – Fransuā Žerāra (François Gérard) glezna "Napoleons pie Austerlicas" (Napoléon á la Bataille d'Austerlitz, 1810), Luī Fransuā Ležēna (Louis-François Lejeune) "Kauja pie Austerlicas" (La Bataille d'Austerlitz, 1808). 

Austerlicas vārdā nosaukta viena no Parīzes galvenajām dzelzceļa stacijām. Par godu Austerlicas kaujai bija nosaukts arī franču karakuģis. Kaujas laukā uzstādīts piemineklis kritušajiem karavīriem.