Известия о гибели «Гуд Хоуп» и «Монмота» совпали с перестановкой в Адмиралтействе: вместо принца Луиса Батгенберга пост первого морского лорда занял Джон Фишер. Этот старик начал действовать решительно и энергично. Он приказал линейным крейсерам «Инвинсибл» и «Инфлексибл» (из состава Гранд-Флита) направиться в Девонпорт для подготовки к молниеносному рейду в Южную Атлантику. Командовать соединением было поручено бывшему начальнику Морского генерального штаба адмиралу сэру Доветону Стэрди. Фишер считал его виновным в неудовлетворительном руководстве Крэдоком, которое привело к напрасной потери 1654 человек, и назначил командующим соединением-мстителем.
В Девонпорте времени даром не теряли, но, несмотря на все старания, линейные крейсера смогли выйти в море только 11 ноября. На них отправились и рабочие Казенной верфи, заканчивавшие необходимые работы.
Тем временем граф Шпее прибыл в Вальпараисо, где его с восторгом встречали представители германской колонии. После выхода из порта корабли вновь растворились на голубых просторах океана. Стэрди пришел на Фолклендские острова 7 декабря, переход осуществлялся скрытно, при соблюдении радиомолчания. По прибытии на острова командующий британским соединением приказал грузить уголь, чтобы как можно быстрее приступить к розыскам германской эскадры.
Предполагалось, что это будет долгим делом, но судьба распорядилась иначе. На следующее утро германские корабли показались на горизонте перед портом Стэнли. «Гнейзенау» и -Нюрнберг» («N"urnberg») получили задание произвести «разведку боем». Шпее не ожидал здесь решительного сражения, в его намерение входило заблокировать вход в порт и вести перекрестный огонь по кораблям, выходящим из гавани.
К счастью для немцев, посланные на разведку два крейсера были отозваны назад. После того, как британские корабли покинули порт, немцы считали, что два самых крупных корабля — это японцы — настолько велика была их уверенность, что на Фолклендских островах не может быть наших линейных крейсеров. Однако, после того, как они были опознаны, немцы поняли, что их ждет последний бой.
Стэрди не торопился с возмездием: он решил, что во время этого боя следует избегать повреждений своих кораблей, в его распоряжении был целый день, прекрасная погода и великолепная видимость. Все это позволяло провести бой на наших условиях. Огонь был открыт в 12 ч 50 мин, в это время дистанция между противниками составляла 7,9 мили. Немцы поняли, что сбежать не удастся, поэтому легкие крейсера рассеялись, а «Шарнхорст» и «Гнейзенау» развернулись и пошли навстречу преследователям. «Кент» («Kent»), «Корнуолл» («Cornwall») и «Глазго» бросились в погоню за легкими крейсерами. Линейные крейсера и «Карнарвон» («Carnarvon») занялись броненосными.
Предельная дальность огня британских 305-мм орудий достигала 8,4, действительного огня — 7 миль. Предельная дальность германских 210-мм орудий, расположенных в башнях, составляла 8,1, казематных орудий — 6,7, 150-мм орудий — 7,3 мили. Но в то время как германские 210-мм орудия могли пробить английскую броню начиная с дистанции 6,9 мили, наши 305-мм пробивали их броню на любых дистанциях боя.
Британские линейные крейсера шли со скоростью 25 уз, при этом сильно дымили и если шедшему головным «Инвинсиблу» дым не мешал вести огонь, то шедшему за ним «Инфлексиблу» из-за дыма флагмана было не видно целей. Положение изменилось только в 15 ч 20 мин, когда «Инфлексибл» незначительно изменил курс и вышел из строя, после чего на нем смогли корректировать свой огонь. В 15 ч 30 мин «Шарнхорст» имел сильный крен, все его трубы рухнули, нос и корму охватило пламям; было видно, что ему осталось жить не долго. Шпее передал на «Гнейзенау» приказ об уходе, германский флагман медленно развернулся и пошел на англичан. Последовал последний залп из носовой башни, крейсер лег на борт и затонул.
«Гнейзенау» превратился в щит, по которому проводилась учебная стрельба трех кораблей. Он показывал великолепную живучесть — надстройки медленно превращались в руины, корабль был охвачен пожарами, огонь могло вести только одно орудие. В 17 ч 25 мин «Гнейзенау» произвел пуск торпеды, а последний выстрел из орудия — в 17 ч 45 мин. Потом он медленно перевернулся вверх килем. Около 300 морякам удалось покинуть корабль, из них 200 были спасены. Корабль мог еще продержаться на плаву, но германские моряки открыли кингстоны и взорвали оставшиеся на корабле торпеды и подрывные заряды в машинном отделении.
Всего в сражении у Коронеля «Гнейзенау» израсходовал 200 снарядов калибра 210 мм, 150-мм орудия в этом бою не использовались. «Шарнхорст» в сражении у Коронеля израсходовал 400 снарядов, после боя 100 штук было перегружено с «Гнейзенау». Поэтому к моменту боя у Фолклендов в погребах германских кораблей оставалось 1100 210-мм и 1200 150-мм снарядов.