Július 20.
Délben a székely csapatok támadást indítottak Sepsiszentgyörgy felé. A mintegy egy órán keresztül tartó harc után a Von der Nül-dandár kiürítette a várost és Illyefalvára vonult vissza. Ezzel egy időben a néhány ágyúval támogatott lovasság a Feketeügy déli partjára szorította vissza von Rennenkampf ezredes ulánusait. Este Bem altábornagy Ojtoz felé küldte Tuzson János őrnagyot egy 14 gyalogszázadból, 1 és háromnegyed huszárszázadból, fél utászszázadból és 6 ágyúból álló osztaggal.

Július 21.
Bem altábornagy Illyefalvánál megtámadta a Von der Nül dandárt, amely visszavonult a Barcaságba, majd este elindult Moldva felé. Clam-Gallas altábornagy Földvár környékére vonta össze csapatait.

Július 22–25.
Bem moldvai hadjárata. Annak ellenére, hogy több győzelmet aratott az Ojtozi-szoros bejárata előtt állomásozó orosz csapatok fölött, mivel kitűzött célját (Moldva fellázítása) nem tudta elérni, Tuzson őrnagy osztagát Gorzafalván hátrahagyva visszatért Erdélybe.

Július 22.
Az Eisler-dandár támadást indított Árapatak és Előpatak irányából Sepsiszentgyörgy ellen, de a Szemerja-patak völgyében állomásozó székely előőrsök visszaverték, majd Előpatakon túlra szorították vissza. Két zászlóaljnyi, lándzsával felszerelt nemzetőr érkezett Csíkból Sepsiszentgyörgyre.

Július 23.
Hajnalban Clam-Gallas altábornagy összes csapatával előrenyomult, és délre megszállta Illyefalvát, majd rövid pihenő után továbbindult Sepsiszentgyörgyre. Délután 4 óra körül a császári elővéd visszavonulásra kényszerítette a Szentkirályi pataknál állomásozó székely előőrsöket. Este 7 óra körül a Szemerja-patak déli partján felsorakozó császári csapatok megtámadták a szemerjai református templom körüli magaslaton, valamint a főúton elhelyezkedő székely csapatokat. A tüzérségi bevezetés után a Van der Nül-dandár támadást indított Szemerja nyugati végénél, de az ellentámadás kiinduló állásaiba vetette vissza, és a vereségtől csak a tartalékban álló Sisner-dandár egységeinek beavatkozása mentette meg. Este 9 körül az osztrák tüzérség felgyújtotta a falut, és a füst leple alatt támadó császári gyalogság visszavonulásra kényszerítette a székelyeket. Az osztrákok a siker után megtorpantak és nem üldözték a visszavonulókat. Ezt kihasználva Gál ezredes összevonta az est folyamán a Rikából beérkező zászlóaljjal kiegészült csapatait, 11 óra körül ellentámadást indított, amely szétszórta a Stuttenheim-dandárt, és végül csak az osztrák tartalék tudta feltartóztatni. Az éjszakai harc után mindkét fél visszavonult: a székelyek Sepsiszentgyörgyre, az osztrákok pedig Illyefalvára.
Az osztrák támadással egy időben az orosz lovasság is támadást indított Sepsiszentgyörgy ellen, de az Olt hídját védő ágyúk és nemzetőrzászlóaljak meghátrálásra kényszerítették.

Július 24.
Clam-Gallas altábornagy csapatai visszavonultak Barcaszentpéterre.
Gál ezredes előőrsöket küldött Előpatakra és Sepsiszentkirályba.

Július 25.
A szemerjai ütközet után mindkét fél várakozó álláspontra helyezkedett, rendezte sorait és figyelte, hogy mit lép a másik.