В то время как Наполеон покинул Москву, под Полоцк к корпусу Витгенштейна из Финляндии вышло подкрепление — корпус Ф. Ф. Штейнгеля. Витгенштейн решил обезопасить подход Штейнгеля и отвлечь стоявших в Полоцке баварцев маршала Сен-Сира ложной атакой на Полоцк. Но отвлекающий манёвр 18 октября перерос в большое сражение, и Витгенштейн бросил на врага весь свой корпус. 19 октября в бой вступил и подошедший Штейнгель, атаковав французов с другого берега Западной Двины. Полоцк обложили со всех сторон и в ночь на 20 октября взяли штурмом. Сен-Сир вырвался из города и отступил, уничтожив все мосты.
Наладив переправу через Западную Двину, Витгенштейн соединился со Штейнгелем, и вместе они пустились преследовать Сен-Сира. Сен-Сир отступал на юг, ближе к армии Наполеона, увлекая за собой Витгенштейна. Наполеон выслал на по мощь Сен-Сиру корпус маршала Виктора, недавно прибывший в Смоленск из Европы. Витгенштейн и Виктор встретились в местечке Чашники 31 октября. Виктор оттеснил авангард Витгенштейна, но вынужден был отступить под артиллерийским огнём который открыли подоспевшие основные силы Витгенштейна.
Отступление Виктора открыло Витгенштейну путь на Витебск, который русские заняли 7 ноября.
31 октября Наполеон в Вязьме. Он продолжил отступление к Смоленску, оставив в Вязьме корпус Нея дождаться отставших Богарне и Понятовского, а также Даву, которого должен был сменить в арьергарде.
3 ноября к Вязьме подошёл М. А. Милорадович с казаками Платова и Орлова-Денисова. Пропустив в Вязьму Понятовского, он врезался в корпус Богарне. Итальянцы Богарне и двигавшийся за ними измождённый арьергард Даву оказались зажаты между Милорадовичем и наседавшим сзади Платовым. На помощь Богарне вернулся Понятовский, и они с трудом пробили брешь в заслоне Милорадовича. С большими потерями войска Богарне, Понятовского и Даву прорвались в Вязьму, где стоял Ней. Ней прикрыл их отход из города, сдерживая Милорадовича, а затем отступил сам.
Милорадович преследовал противника до Дорогобужа, с флангов французов жали казаки Платова и Орлова-Денисова. Под Вязьмой Великая армия потеряла 7000 человек, а русские — не более 1800.
Наполеон, получив вести из Парижа о попытке государственного переворота с целью восстановления республики, торопился закончить кампанию, встав на зимние квартиры. Он отправил остатки корпуса Богарне через Духовщину к Витебску занять город, пока туда не пришёл Витгенштейн. Но 8 ноября у Духовщины при переправе через реку Вопь итальянцев разметала атака казаков Платова. Богарне, лишившись обоза и артиллерии, повернул к Смоленску. А в Витебске уже стоял Витгенштейн.
При отступлении к Смоленску Наполеон по терял ещё 2000 солдат: вставшую под Ляховом бригаду генерала Ожеро 9 ноября окружили и взяли в плен объединённые отряды Давыдова, Сеславина, Фигнера и Орлова-Денисова.