Артиллеристы «Шаха» целились, в основном, в башню «Уаскара», надеясь заклинить ее или вывести из строя, контузив расчет, даже если броня не будет пробита. Из-за дымного пороха наблюдение за целью было затруднено, орудия наводились и стреляли независимо друг от друга. Имелись и технические проблемы. Расчеты обоих 9-дюймовых орудий с большим трудом поворачивали массивные пушки с одного борта на другой по направляющим. Имелись неисправности у станков трех 7-дюймовых пушек левого борта и одной правого. В довершение всего, в 15:26 снаряд Паллисера разорвался в стволе носовой 9-дюймовой пушки, что вызвало 15-минутный перерыв в стрельбе. «Шаху», - продолжает Вильсон, - постоянно приходилось в самые удобные моменты приостанавливать свою стрельбу из опасения попасть снарядами в город Ило, лежавший как раз позади «Уаскара» (тем не менее, перуанцы впоследствии утверждали, что в ходе боя британские снаряды падали на Пакоча).
В отчете командира «Шаха» кэптена Бедфорда говорится о всего шести или семи выстрелах из 10-дюймовых орудий «Уаскара» (сведений о реальном числе выстрелов не сохранилось). Это кажется смехотворно малым, но нельзя забывать, что башня монитора вращалась вручную, и на полный оборот ей требовалось не менее четверти часа! Лишь несколько снарядов упало вблизи «Шаха», а их осколки незначительно повредили такелаж. Адмирал де Хореи писал позднее в своем рапорте:
«Бой состоял частично из погони, частично из кружения друг вокруг друга, а также редких, предотвращаемых нами, попыток «Уаскара» нанести таранный удар... «Уаскар» держал 11 узлов и великолепно управлялся, ухитряясь все время держать свои башенные орудия наведенными на нас, за исключением лишь тех моментов, когда башню приходилось разворачивать для заряжания... Необычно и угодно Провидению, что 300-фунтовые снаряды, летевшие в корабль со столь большим экипажем как «Шах», не причинили вреда».
Англичане вели частый огонь и постоянно поражали «Уаскар». Около 16 часов монитор попытался уйти к берегу. «Аметист» последовал за ним, несмотря на приказ де Хореи не приближаться к побережью. Незадолго до 17:00 фрегат также начал сближение, стреляя правым бортом. Затем он развернулся, чтобы пройти позади «Уаскара» в противоположном направлении.
В 17:11 «Уаскар» вроде бы предпринял попытку тарана с левого крамбола, и «Шах» начал стрелять по нему из картечницы Гатлинга с фор-марса. Стрельба была направлена на уничтожение прислуги 40-фнт орудий и защиту команды «Шаха» от аналогичных действий противника. В 17:14 орудия левого борта «Шаха» произвели залп с использованием электрической системы управления огнем, сбив грота-марса-рею с флагом. В течение минуты или двух англичане считали, что противник сдается, но вскоре его флаг был снова поднят.
Примерно тогда же, впервые в истории морской войны, с расстояния около 400 ярдов была выпущена торпеда. Однако сразу после этого «Уаскар» развернулся, а поскольку он шел со скоростью 11 узлов, торпеда со скоростью 9 узлов (да-да, не удивляйся, уважаемый читатель!) не смогла догнать противника.
«После боя, - пишут Джек Грин и Алессандро Массиньяни, - среди торпедистов британского флота зародилась легенда, что артиллерист «Шаха» потребовал, чтобы приказ выпустить торпеду был подтвержден письменно. Перуанцы, по его мнению, показали себя как отважные воины, и было бы недостойно обрекать их на столь страшную участь. На самом же деле артиллерист «Шаха» отвечал также и за торпеды, и, производя выстрел, не проявил никаких колебаний».
Затем «Шах» с максимально возможной скоростью увеличил дистанцию до 2000 ярдов. В то же время на «Аметисте» решили, что башня «Уаскара» неисправна, и Четфилд решил взять его на абордаж, подойдя со стороны кормы, но в 17:25 адмирал просигналил «Возвращайтесь!». В 17:30 начало быстро темнеть. Спустя пять минут перуанцы выстрелили последний раз; в 17:45 де Хореи также приказал прекратить огонь.
В ходе боя, длившегося примерно 2 часа 40 минут, «Шах» выпустил 237 снарядов, в том числе 32 9-дюймовых (2 разрывных, 11 снарядов Паллисера и 19 сплошных ядер Паллисера), 149 7-дюймовых (4 разрывных и 145 сплошных) и 56 64-фнт. «Аметист» произвел 190 выстрелов из 64-фнт пушек. Всего англичане выпустили 427 снарядов, из них 175 бронебойных.