В ночь со 2 на 3 июля шведские войска, ведомые самим королем, совершили нападение на дивизию генерала Репнина, расположившуюся на берегу реки Бабич. Форсировать ее, полагали в русском лагере, можно было только в одном месте, где берег с обеих сторон был возвышенным. Именно там и была сосредоточена артиллерия. Что касается остальной местности, то, коль ее сочли непроходимой, об укреплении ее и не позаботились.
Случилось, однако, то, чего совершенно не ожидали русские: под покровом темноты шведы бесшумно и практически беспрепятственно форсировали реку Бабич. По приказанию короля они не отвечали на ружейные выстрелы русских и, увязая по грудь в топком русле реки, подняв ружья и порох над головой, упорно двигались к противоположному берегу. Им удалось изолировать пехотные полки Репнина от стоявшей невдалеке конницы генерала Гольца и не только закрепиться на берегу, занятом русскими войсками, но и принудить их к отступлению. Русская пехота часа три-четыре оказывала ожесточенное сопротивление, но вынуждена была оставить как поле боя, так и 10 пушек. Сражение с участием конницы было более продолжительным, длилось пять часов и тоже завершилось отступлением русских.
Осведомленный современник, видный дипломат петровского царствования князь Б. И. Куракин так описывал поражение при Головчине: «И той зимы ретировалися войска Его Царского Величества аж в Литву, близь своей границы, и хотели в месяце июне или июле одержать при реке Головчине неприятеля, поделав транжименты. И в посте, где стоял с дивизиею фельдмаршал Гольц с кавалериею, а генерал князь Репнин с инфонтариею, на то место король шведской перебрался, обшед лесом и болотом, не тут, где транжимент был сделан. И при той акции несколько сот из пехоты дивизии вышепомянутой пропало, и пять пушек, и генерал-майор фон Швенден убит, также и несколько других офицеров. То нападение было от неприятеля в ночи, и, как сказывали языки взятые, стороны неприятеля, что сам король шведской, показав собою образ, сам пошел чрез воду пеш, а с левого крыла фелдмаршал Реншельт, с кавалериею вплавь. А другие все дивизии и вся армия будущая под командою фелдмаршала Шереметева ретировалися, также и кавалерия к своим границам».
5 июля царя, отъехавшего от Великих Лук, встретил курьер и вручил донесение о сражении под Головчином. Оно было составлено так ловко, что из его содержания Петр сделал однозначный вывод — русским войскам сопутствовал успех. Такой вывод вытекал из заключительных фраз донесения: «…имеем о неприятеле ведомость, что вдвое больше нашего потерял и много генералов и знатных офицеров побито у него. И за помощью Вышнего, кроме уступления места, неприятелю из сей баталии утехи мало». Столь же искусно была составлена реляция. В ней тоже читателя радовали известием, что дивизии Репнина и Гольца «неприятелю жестокий отпор дали»; что он понес значительные потери, в том числе «многими знатными офицерами»; что наша конница «неприятеля многократно с места сбивала», а дивизии отступили с поля боя только потому, что его не было никакого резона удерживать, причем отступление произвели по повелению фельдмаршала, а не под натиском противника. Я. В. Брюс не участвовал в сражении при Головчине, но, безусловно, знал о нем во всех подробностях. Спустя несколько дней после баталии он присутствовал 6 июля на военном совете в Шклове.
В Горки Петр прибыл 9 июля и сразу же начал интересоваться подробностями сражения. Они его разочаровали — оказалось, что боевые действия происходили совсем не так, как это было изображено в донесении: оба генерала, Чамберс и Репнин, допустили крупные промахи. Вместо наград виновников ждал кригсрехт — военный суд. В указах Шереметеву и Меншикову, назначенным председателями судов над Чамберсом и Репниным, царь определил степень виновности каждого из них. Некоторые полки Чамберса «знамя и несколько пушек потеряли, иные не хотели к неприятелю ближе ехать, иные в конфузию пришли». Примерно такую же оплошность допустила и пехота Репнина: «…многие полки пришли в конфузию, непорядочно отступили, а иные и не бився, а которые и бились, и те казацким, а не солдатским боем». Шереметеву и Меншикову надлежало, «не маня никому», «со всякою правдою» расследовать случившееся.
Во время следствия Репнин вел себя благородно — всю вину он взял на себя, не предприняв ни одной попытки переложить ее на плечи своих подчиненных. На вопрос: «Как вели себя во время сражения вышние и нижние его дивизии офицеры?» — Репнин ответил: «…генерал-лейтенант Чамберс и все полковники должность свою отправляли как надлежало». Кригсрехт тем не менее вынес Репнину суровый приговор: обвиняемый, сказано в нем, «достоин быть жития лишен», но, учитывая, что прегрешения он совершил «не к злости, но из недознания», суд счел возможным заменить смертную казнь лишением чина и должности, а также взысканием денег за оставленные на поле боя пушки и снаряжение. 5 августа 1708 года царь утвердил приговор, и генерал Репнин стал рядовым солдатом. Впрочем, после сражения при Лесной осенью того же года за проявленное мужество и героизм он был прощен и восстановлен в чинах. Генерала Чамберса лишили должности и ордена Андрея Первозванного при сохранении воинского звания. Случившемуся может быть дано одно объяснение: военачальники стали, если так можно выразиться, жертвами воспитательных мер царя.
Я. В. Брюс также находился в это время в Горках, где в присутствии Петра I сконструировал образец скорострельного (зарядного) ящика. Начальник артиллерии был, без сомнения, знаком с материалами дела над проштрафившимися генералами. Кроме того, в августе Брюс сопровождал государя в поездках в Мстиславль и Чириков для рекогносцировок.
В Головчинском сражении Карлу XII сопутствовал успех в последний раз. Это был успех частичный, тактический, стоивший шведам значительных потерь, которые они, в отличие от русских, восполнить не могли. После сражения у Головчина король проявил несвойственную его азартному характеру пассивность — он почти месяц простоял в Могилеве. Вследствие невозможности в короткий срок организовать оборону этого города царь решил уступить его шведам без боя, сосредоточив 25-тысячное войско к северо-востоку от него, в Горках.
Карл XII, находясь в Могилеве, ждал обоз А. Л. Левенгаупта, но, не дождавшись его, отправился в путь, причем не на север, чтобы встретиться с Левенгауптом, а в противоположную от него сторону — сначала к Пропойску, а затем на северо-восток, к Смоленску. Что означал этот маневр? Об этом русское командование не знало. Петр сообразовывал перемещение своих войск с продвижением войск неприятельских, т. е. действовал в соответствии с решением военного совета, состоявшегося 6 июля: «…смотреть на неприятельские обороты. И куда обратится, к Смоленску или к Украине, трудиться его упреждать». 14 августа царь пишет Ф. М. Апраксину: «Неприятель отшел от Могилева миль с пять, против которого мы также подвинулись, и обретается наша авангарда от неприятеля в трех милях: а куды их впредь намерение, Бог знает, а больше чают на Украину».
