Le 15 décembre au matin, la bataille s'engage sur toute l'étendue du front.
L'objectif des Allemands est la possession de Vendôme.

Sur la gauche française, le général Colin (2eD 21eC) prend l'offensive dès la pointe du jour, et le général du Temple (2eB 3eD 21eC) enlève le village de Fréteval qui n'avait pas été repris la veille.
A l'extrême-gauche, le général Rousseau (1eD 21eC) défend et maintient ses positions contre les attaques de la 22e division d'infanterie prussienne.
La 34e brigade de la 17e division, proche d'Espereuse, ayant sa retraite menacée, se presse de repasser le Loir à Pezou, et se dirige vers Rocé pour attaquer sur leur gauche les batteries françaises de Bel-Essort, qui neutralisaient les efforts du centre allemand.
La 2e division de cavalerie, avant-garde du IIIe corps allemand, s'avance dès le matin d'Epiais sur Villetrun. Elle doit s'arrêter en avant de ce village, car les batteries de Bel-Essort balayent la route, et le village lui-même, est occupé par de forts avant-postes.
La 6e division d'infanterie du IIIe corps allemand s'est avancée pendant ce temps, et la 11e brigade est lancée sur Villetrun, qu'elle n'enlève qu'après une lutte des plus acharnées.
Les batteries françaises doivent contrebattre l'artillerie divisionnaire de la 17e division d'infanterie, que la 34e brigade avait amenée avec elle dans son mouvement de Pezou sur Rocé.
Les feux de Bel-Essort ayant complètement cessé, la 6e division d'infanterie prussienne s'avance jusqu'à Coulommiers, et pousse ses avant-postes jusque sur les bords du Loir , tout auprès de la ville, donnant la main sur sa gauche aux troupes du Xe corps allemand, qui se sont également avancées.

Du côté de Bel-Essort : La 34e brigade s'est portée de Pezou sur Rocé, qu'elle a occupé.
Les troupes du 17e corps, qui devaient protéger et défendre les batteries de Bel-Essort, voyant l'ennemi descendre sur leur gauche, se retirent rapidement sur Meslay avec leurs canons et passent la rivière en brûlant le pont de Meslay derrière elles.

Pendant que ces faits se passent au centre et à la gauche des lignes françaises, la droite se trouve également engagée;
Le Xe corps allemand s'avance sur la route de Blois à Vendôme.
Une brigade de la 19e division se trouvant plus à gauche sur la route de Montoire, est chargée de surveiller la colonne du général Barry vers Saint-Amand.
L'autre brigade de la 19e division sert de réserve à la 20e division, qui attaque, dès le matin, au-delà de Villeromain, vers Périgny, les troupes du général Deplanque.
L'amiral Jauréguiberry fait immédiatement soutenir la lere division du 16e corps par la colonne du général Camô, qui occupe Sainte-Anne.

Scène de la bataille de Vendôme - tableau de Kolitz

La lutte, très inégale, se prolonge pendant toute la journée. Les Prussiens progressent lentement et vers le soir, ils dépassent la route de Vendôme à Tours et enlèvent le petit village de Villérable.
L'amiral Jauréguiberry concentre ses troupes dans la direction de Naveil, résolu à défendre jusqu'à la dernière extrémité le passage du Loir, au-dessous de Vendôme.
La colonne du général Barry occupe la ligne Saint-Amand, Château-Renault, tout le long de la Brenne.
Elle n'a devant elle qu'une brigade d'infanterie de la 19e division et quelques escadrons détachés de la 2e division de cavalerie prussienne.
Le général Chanzy, se rend compte de cette situation, et a envoyé au général Barry l'ordre impératif de maintenir ses positions.
Il expédie dans la soirée une brigade du 17e corps sous les ordres du colonel Paris, de Vendôme sur Montoire, afin de renforcer la colonne Barry et d'assurer sa retraite, pour le cas où elle serait obligée de se replier sur le Loir.

La journée du 15 apporte peu de changement dans les positions françaises.
Sur la gauche, les Français tiennent en échec la 22e division d'infanterie prussienne et une brigade (la 33e) de la 17e division.
Au centre, la position de Bel-Essort a été perdue mais ils occupent fortement la rive droite du Loir, après avoir détruit tous les ponts.
Sur la droite, ils gardent toujours le faubourg de Vendôme, sur la rive gauche, ainsi que l'espace compris entre le Loir et la Houzée.

Le général Chanzy décide de continuer la bataille le lendemain, 16 décembre, et de défendre, à tout prix, ses positions autour de Vendôme.
Il expédie des ordres dans ce sens, aux généraux Jaurès et Jauréguiberry.

Mais les troupes françaises sont fatiguées par quinze journées de combats incessants. L'amiral Jauréguiberry en informe le général Chanzy qui décide aussitôt la retraite sur la Sarthe.
Les 16e et 17e corps doivent commencer leur mouvement pendant la nuit.

Le général Chanzy donne les instructions à ses troupes pour la journée du 16 décembre : (Instructions du 15 décembre 1870) Vendôme (Chanzy_205_216), (Lambert_204_208)

Troupes engagées citées par Grenest : - 39e de marche (lieutenant-colonel Pereira) - 59e de marche - 41e de marche (commandant Prudhomme)

Références bibliographiques : Journée du 15 décembre - du Casse : La guerre au jour le jour - page 245 - Chanzy : La deuxième armée de la Loire - page 205 - Grenest : L'armée de la Loire - pages 181 à 189 - Lefaure : Histoire de la guerre franco-allemande - page 224 - Lehautcourt : Campagne de la Loire, Josnes, Vendôme, Le Mans - pages 93 à 103 - Rousset : Histoire générale de la guerre franco-allemande - T4 pages 284 à 321 - Rustow : Guerre des frontières du Rhin - page 539 - GEM prussien : La guerre franco-allemande - page 652 Ouvrages spécifiques sur les opérations sur Vendôme

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