20 января 1605 г. русское войско стало лагерем в большом комарицком селе Добрыничи недалеко от Чемлыжского острожка, где находилась ставка Лжедмитрия.
Узнав о подходе русских, самозванец решил немедленно атаковать их. На рассвете 21 января польская кавалерия начала сражение. Дворжицкому удалось потеснить полк правой руки, которым командовал князь Шуйский. Затем польская конница повернула к центру русского войска, где нарвалась на пушки, московских стрельцов и немцев-наемников, которыми командовали капитаны Маржерет и Розен. Позже поляки утверждали, что по ним был дан залп из двенадцати тысяч пищалей. Так или иначе, но польская конница и казаки обратились в паническое бегство. Лишь пассивность русских воевод, не сумевших организовать преследование врага, предотвратила полное уничтожение всего войска самозванца.
Тем не менее, согласно разрядной записи, на поле боя было найдено и захоронено 11,5 тысяч трупов. Большинство из них (около семи тысяч) были «черкасы», то есть малороссийские казаки. Победителям досталось двенадцать знамен и штандартов и вся артиллерия – тридцать пушек. Русским воеводам удалось захватить несколько тысяч пленных. Всех пленных поляков увезли в Москву, зато казаки всех мастей и русские изменники были повешены.
После сражения Лжедмитрий ускакал с небольшой свитой в Рыльск. Оттуда Отрепьев намеревался бежать в Польшу. Но теперь он оказался во власти своих русских сторонников, которых никто не ждал «за бугром» и которым уже нечего было терять. Тем не менее Отрепьеву удалось покинуть Рыльск. Для защиты города он оставил местному воеводе князю Г. Б. Долгорукову несколько казачьих и стрелецких сотен.
У правительственных войск был многократный перевес над защитниками Рыльска, но взять город они не смогли. Две недели царские воеводы бомбардировали город, пытаясь поджечь деревянные стены крепости. Но пушкари на городских стенах не давали осаждающим подойти близко к крепости. Штурм также не удался, и на следующий день Мстиславский велел отступать к Севску.
Как только русское войско отошло от Рыльска, жители города сделали вылазку и разгромили арьергард, отступавший в последнюю очередь. Им досталось большое количество имущества, которое Мстиславский не успел вывезти из лагеря.
Эта война зимой, среди заснеженных лесов и полей, была непривычна для дворянского ополчения. Русская армия действовала в местности, охваченной восстанием, среди враждебно настроенного населения, которое отбивало обозы с продовольствием, создавало трудности с заготовкой провианта и фуража. Все это усугубляло и без того трудное положение армии, которая после трехмесячной кампании стала быстро «таять». Дворяне дезертировали, разъезжаясь по своим поместьям.
В окрестностях Рыльска русская армия, лишенная надежных коммуникаций, оказалась в полукольце крепостей, занятых неприятелем. На севере сторонники самозванца удерживали Кромы, на юге – Путивль, на западе – Чернигов. В таких условиях воеводы Мстиславский, Шуйские и Голицын решили вывести армию из охваченной восстанием местности и распустить ратных людей на отдых до новой летней кампании.
Царь Борис, разгневанный отступлением армии от Рыльска, послал к войскам окольничего П. Н. Шереметева и думного дьяка Афанасия Власьева с наказом: «…пенять и распрашивать, для чего от Рыльска отошли». Царь строжайше запретил воеводам распускать армию на отдых, что вызвало недовольство в полках.
