Однако герцог Майенн, несомненно, извещенный своими лазутчиками о приготовлениях противника, изменил маршрут движения. Конные разъезды Генриха обнаружили, что полководец Лиги повернул к северу. Стало ясно, что он будет наступать не по долине реки Бетюн, а на пригород Полле. В этом случае Майенн должен был двигаться по долине другой реки — Ольны. В месте слияния ее с рекой Бетюн возвышался лесистый мыс. Генрих поспешил занять и укрепить этот мыс, срочно вырыв сеть траншей, аналогичную той, что была уже создана на левом берегу. По завершении этих работ Дьеп был защищен системой укреплений, опорными пунктами которой служили пригород Полле, цитадель Дьепа, мыс реки Ольны и замок Арк.
То, что обычно называют битвой при Арке, в действительности представляло собой предпринимавшиеся с переменным успехом в течение многих дней герцогом Майенном попытки овладеть той или иной из этих позиций. Современники в один голос свидетельствуют о неутомимой активности Генриха, не дававшего покоя ни своему духу, ни телу. Заражая всех своим неизбывным оптимизмом, он был вездесущ: казалось, его одновременно можно видеть во всех местах. Всё его королевство тогда умещалось на территории города Дьепа с близлежащими холмами, по которым он бодро скакал на своем белом коне. Вся его надежда была на скорое прибытие помощи из Англии.
Майенн разделил свое войско на две части: одну он лично повел на пригород Полле, а вторая под командованием герцога Немура двинулась по долине реки Ольны в направлении замка Арк. Предполагалось наступление сразу по двум направлениям. Сражения начались 16 сентября. Майенн не сумел овладеть пригородом Полле, оборону которого взял на себя сам Генрих. При попытке штурма полегло 600 лигёров. Больше преуспел Немур в долине Ольны, сумев занять ближайшую к укрепленному мысу деревню и тем самым создав для себя отличный опорный пункт. Видя это, Майенн временно отказался от намерения овладеть пригородом Полле и сконцентрировал свои силы в долине Ольны. Он ничуть не сомневался в своей победе, располагая двадцатью пятью тысячами личного состава, тогда как у Генриха было не более восьми тысяч человек. Правда, королевская армия имела позиционное преимущество, опираясь на хорошо подготовленную систему нительных сооружений. В течение четырех дней противники изучали друг друга. 20 сентября Генрих отдал последние распоряжения. На передней линии он разместил французскую инфантерию, на второй линии, в глубине долины, — легкую конницу, а в резерве — швейцарцев. В своем простодушном оптимизме Беарнец был уверен, что Бог поможет ему (впрочем, в этом бывали уверены все и всегда, так что даже на пряжке солдатского ремня красовалось тиснение «С нами Бог»). Когда на заре патруль доставил к нему захваченного офицера из армии противника, отважно предрекавшего, что войско гугенотов не продержится и двух часов под натиском многочисленной армии Лиги, Генрих без ложной скромности заявил, что на его стороне Бог, помогающий тем, кто борется за правое дело. Королевское войско тем временем уже готовилось к бою, и в утренних сумерках, точно светлячки, мерцали зажженные аркебузирами фитили.
В шесть часов утра 21 сентября 1589 года лигёры пошли в атаку. В первом эшелоне атакующих шли ландскнехты. Среди роялистов пронеслась весть, что германских наемников набирали чуть ли не насильно, и теперь они взбунтовались против Майенна. Приблизившись к полевым укреплениям, они закричали, что сдаются. Совершенно невероятная история: во время атаки пустить к себе за линию укреплений вооруженных солдат противника, что бы те ни кричали. Но именно так и вышло. Воинство Генриха IV, беспечностью не уступавшее своему командиру, возможно даже действовавшее по его прямому распоряжению, выставило себя глупейшими из глупых, не только позволив «дезертирам» приблизиться, но и помогая им подняться на парапет. А те, как только оказались среди защитников бастиона, принялись резать их. Тем временем подоспел второй эшелон атакующих. Конница Майенна смяла королевскую кавалерию, но натолкнулась, словно на каменную стену, на компактную массу швейцарцев, ощетинившихся своими длинными четырехметровыми пиками. И все же, учитывая огромное неравенство сил и возникшее замешательство в рядах роялистов, их поражение казалось неизбежным, и как тут не назвать чудом оборот, который вдруг приняло сражение, и не признать справедливость поговорки, что дураков Бог любит? Утреннее солнце разогнало туман, плотно устилавший долину, затрудняя обзор местности, и королевская артиллерия, расположенная в замке Арк, смогла вести прицельный огонь. Пушечные ядра пробивали страшные бреши в рядах конницы Майенна, перестраивавшейся для новой атаки, в то время как пять сотен находившихся в укрытии аркебузиров Генриха истребили своими выстрелами вражеских кавалеристов, вынудив их обратиться в бегство. К полудню все было кончено. Майенн, потеряв около тысячи человек, отвел свою армию, давая понять, что отказывается от дальнейшей борьбы.