Энрике сразу же собрал все силы, которые он мог снять с осады (всего около трех тысяч человек), и поспешил перехватить соперника на марше. Не подозревая о таком маневре, дон Педро остановился в Монтиеле, в предгорьях Пиренеев, где его солдаты разбрелись по окрестностям на несколько лиг в поисках пищи и фуража.
Близ Монтиеля и произошла решающая битва. На рассвете войска Педро подверглись нападению настолько неожиданно, что основная часть армии сразу же обратилась в бегство, а остальных переловили практически поодиночке. Педро защищал свою корону, отважно сражаясь в первых рядах, но армия его была наголову разбита и рассеяна. Энрике практически не потерял никого из своих людей, и в течение часа территория, подвластная его сопернику, была уменьшена до замка Монтиель, в котором Педро нашел убежище с несколькими десятками приближенных.
Когда запасы провизии и снаряжения подошли к концу, в поисках выхода Педро обратился к командиру французских наемников Бертрану Дюгеклену. Педро вступил в переговоры с Дюгекленом, попытавшись переманить его на свою сторону, и предложил ему 100 тысяч золотых дублонов в обмен на свободу. Верный вассал сперва отказал ему в помощи, не желая изменять своему сеньору – Энрике. Однако затем по настоянию последнего он дал Педро притворное согласие и заманил короля в ловушку.
Педро в сопровождении трех кастильских сеньоров выехал из города и прибыл в указанное место. Французские воины провели его в палатку Бертрана Дюгеклена. Здесь короля окружили молчаливые люди, сквозь ряды которых протиснулся рыцарь в полном вооружении. Это был Энрике Трастамарский, который впервые за последние пятнадцать лет встретил брата. Он пристально оглядел дона Педро и его сторонников. Педро понял, что угодил в ловушку.
– Вот ваш враг, сир, – сказал один французский рыцарь, указывая на дона Педро. Энрике внимательно посмотрел на брата.
– Да, это – я, – воскликнул дон Педро, – я – король Кастилии. Весь мир знает, что я – законный сын доброго короля Альфонсо. Это ты – бастард!
После этого Энрике выхватил кинжал и нанес Педро удар в лицо. Они были слишком близко друг к другу, чтобы выхватить мечи, и в ярости враги охватили друг друга и стали неистово бороться. Рыцари вокруг расступились, и никто не пытался вмешаться. Вскоре братья упали на ложе в углу палатки. Более сильный дон Педро оказался сверху. В то время как он отчаянно искал рукой оружие, кто-то из окружающих схватил его за ногу и перевернул так, что Энрике оказался сверху.
Легенда гласит, что это была рука Дюгеклена, который сделал это движение, сказав: «Я не убиваю королей, но я служу моему сеньору». Однако некоторые авторы говорят, что это был виконт Рокаберти из Арагона.
Энрике сразу же воспользовался этой возможностью, выхватил кинжал и нанес Педро несколько ударов в грудь. Двое спутников дона Педро пытались защитить его, но были тут же убиты на месте. Энрике отправил отрубленную голову брата в Севилью.
Вот как об этом рассказывает романсеро «Смерть короля дона Педро от руки его единокровного брата дона Энрике»: