Вскоре после наступления темноты радар "Бисмарка" засек приближающиеся британские эсминцы. Очевидно, они намеревались атаковать линкор торпедами. На месте боя находились 5 эсминцев под командованием героя инцидента с "Альтмарком" капитана 1 ранга Филипа Вайэна. Он сопровождал конвой, но был отозван для прикрытия кораблей Флота Метрополии. Однако капитан 1 ранга Вайэн "пошел на звук выстрелов" по собственной инициативе. Снова и снова линкор встречал выпады эсминцев точными залпами 15" и 5.9" орудий. Это был первый ночной бой с использованием радара. Час за часом операторы радара видели, как британские эсминцы исчезают с экрана, увеличивая дистанцию, и появляются снова. С мостика линкора можно было различить только спорадические вспышки выстрелов орудий эсминцев, тогда как их осветительные снаряды заливали ярким светом штормовое море. Наблюдатели страдали от вспышек собственных залпов и внезапно обрушивающейся после этого темноты. Офицеры линкора проклинали невидимую опасность, так как следить за торпедами и уклоняться от них было невозможно. Перед рассветом эсминцы отошли. Ни одна из сторон не добилась результата. Эсминцы счастливо избежали повреждений, но зато утомили германских артиллеристов. Это сделало работу британских линкоров значительно более легкой.
А на рассвете появился и Флот Метрополии. Хрупкий линейный крейсер "Ринаун" из состава Гибралтарской эскадры остался за линией горизонта, чтобы не стать причиной новой катастрофы. Но зато на поле боя появились флагман Флота Метрополии "Кинг Георг V", на котором топлива оставалось только чтобы дотащиться до порта. Палуба "Роднея" была завалена ящиками с запасными частями, необходимыми для ремонта в Соединенных Штатах, куда и направлялся этот линкор. Кроме того у него на борту присутствовали 500 инвалидов, которым посулили спокойный вояж через Атлантику. К этим 2 линкорам, имевшим 10 — 14" и 9 — 16" орудий соответственно, присоединились тяжелые крейсера "Дорсетшир" и "Норфолк" с 8 — 8" орудиями каждый.
"Норфолк" был первым кораблем, который заметили наблюдатели "Бисмарка". Он появился на расстоянии 8 миль, но тут же постарался скрыться. Вскоре впереди появились 2 линкора. "Бисмарк" с помощью машин сумел довернуть вправо, чтобы могли стрелять все 8 орудий. Англичане дали первый залп в 8.47. Так как они стремились как можно быстрее сблизиться, то могли использовать только носовые башни. "Бисмарк" немного помедлил, а потом обрушился на "Родней". Он накрыл цель третьим залпом, что было большим достижением для утомленного экипажа. "Родней" повернул, чтобы задействовать все орудия. Тут же повернул и "Кинг Георг V". Немного погодя, с расстояния 10 миль открыл огонь "Норфолк".
"Бисмарк" не мог "двигаться на всплески", как делали англичане, и стал легкой мишенью. Одним из первых же залпов "Родней" разбил его вторую башню. Ударная волна и осколки обрушились на мостик, перебив почти всех. Точно так же сам "Бисмарк" всего 3 дня назад поразил мостик "Принс оф Уэллса". Система управления огнем "Бисмарка" была уничтожена, и башням пришлось стрелять самостоятельно, что еще сильнее снизило меткость. "Кинг Георг V" прошел параллельно "Бисмарку" на контркурсах на расстоянии 8 миль, стреляя всем бортом. С противоположного борта появился еще один противник — тяжелый крейсер "Дорсетшир". Он открыл огонь с дистанции 10 миль. На корме "Бисмарка" начался пожар. Потом загорелось в средней части корабля. Британские корабли сокращали дистанцию, по мере того, как слабел огонь немцев.
Снаряд за снарядом попадал в надстройки. Мачты, труба и мостик были изрешечены, башни разбиты на куски. Умолкшие орудия беспомощно задрали стволы в небо. Только третья башня продолжала спорадически отстреливаться. Английские линкоры пустили в ход 5.25" и 6" орудия, когда дистанция стала совсем небольшой. "Родней" и "Норфолк" выпустили торпеды, но промахнулись. Тогда линкоры подошли на расстояние 2 мили и принялись вбивать залп за залпом в пылающий корпус "Бисмарка". Он уже не отвечал. "Родней" выпустил 2 торпеды. Одна из них попала, и это было единственное в истории попадание торпеды с линкора в другой линкор. После этого 2 британских линкора пошли прочь, так как на них кончалось топливо. "Бисмарк" был совершенно беспомощен, но еще мог кое-как двигаться.