Эскадра Шёблада за ночь в ожидании морского сражения заметно усилилась за счет части кораблей эскадры Вахмейстера. Теперь в ее составе значились не восемь, а четырнадцать вымпелов: 1 линейный корабль, 4 фрегата, 3 галеры, шнява, галиот, бригантина и 3 шхербота. На водах пролива Фёгле-Фьорда Аландского архипелага эта корабельная армада, пришедшая в движение, выглядела внушительно.
Русские скампавеи втянулись в пролив между островами, изобилующий мелями и рифами. Четыре шведских фрегата, шедших первыми, попав в узкое место пролива, с трудом лавировали и управлялись. Князь М.М. Голицын, уже опытный предводитель гребных флотилий, искусно заманил все четыре вражеских фрегата на мелководье Ламеландского пролива, где они лишились свободы маневра. Другие корабли эскадры Шёблада, в том числе его флагманский линейный корабль, оказались зрителями того, как их фрегаты под парусами теряли ход.
Уловив ситуацию, Голицын условным сигналом приказал скампавеям, держа строй, остановиться, развернуться и атаковать неприятеля. Получив боевой приказ, русские скампавеи, легкие на ходу и маневренные, устремились на шведские фрегаты, несмотря на жестокий огонь из 104 корабельных орудий, который обрушился на них.
Вице-адмирал Шёблад, который шел на линейном корабле сразу за фрегатами, видя начало атаки, дал сигнал своим фрегатам построиться в боевой порядок – развернуться бортами к быстро приближающимся скампавеям русских, чтобы встретить их разящими залпами бортовой артиллерии.
Крупные и глубоко сидящие корабли шведов с большим радиусом циркуляции оказались в узком проливе беспомощными. Фрегаты «Венкерн» и «Шторфеникс» («Штор Феникс»), разворачиваясь, сели на мель и были окружены русскими скампавеями. Завязался упорный абордажный бой. Стреляли из ружей, летели ручные гранаты, в упор стреляли пушки. Ни высокие борта фрегатов, ни абордажные сетки не остановили порыв атакующих. Шведские корабли попали в плен.
Два других фрегата, «Кискин» и «Данскери», пытались на всех парусах вырваться из западни, но им помешал маневр флагманского линейного корабля командующего эскадрой вице-адмирала Шёблада. Увидев решительную атаку русской гребной флотилии во всем ее множестве, не обращая внимания на отчаянное сопротивление команд фрегатов, севших на мель. Шёблад пытался сделать фордевинд (поворот по ветру) и, поймав в паруса направление ветра, уйти в открытое море. Иначе говоря, умело спастись бегством, бросив вверенную ему эскадру на произвол судьбы.
Шёблад, надо отдать ему должное, оказался опытным моряком. Инерция хода, ограниченное время для переноса парусов до нужного угла неминуемо закончились бы пленением флагманского корабля. Вице-адмирал приказал бросить якорь, не опуская парусов. Его корабль совершил поворот на месте, поймав ветер в паруса. Приказав обрубить якорный канат, Шёблад повел огромный парусник из пролива в открытое море.
Этот маневр флагманского линейного корабля перекрыл путь фрегатам «Кискин» и «Данскери»: им пришлось уменьшить ход, чтобы не врезаться во флагмана. Это и решило их судьбу. И эти два шведских фрегата («Шторфеникс» и «Венкерн») были пленены в ходе не менее ожесточенного абордажного боя.
Генерал-аншеф князь М.М. Голицын не терял нитей управления гребной флотилией в шедшем морском сражении. Видя бегство линейного корабля, он подал условный сигнал, и более десятка скампавей под началом полковника Чубарова пустились в погоню за шведским флагманом, уходившим в открытое море на всех парусах. То же самое до него сделали остальные корабли эскадры Шёблада.
Погоня могла иметь успех, но ее успеху помешал свежий ветер, гулявший по морю, что вызвало большое волнение открытых морских вод. Все же выстрелами носовых пушек с русских скампавей у флагманского корабля были отбиты доски кормы. Но эти повреждения не помешали его бегству. Скампавеям же в штормовом море делать было нечего, и они не без труда развернулись и ушли под надежную защиту скалистых островов Аландского архипелага.
Морское сражение при Гренгаме закончилось полной победой гребной флотилии князя М.М. Голицына. В ходе ожесточенного абордажного боя шведские фрегаты (два сели на мель, а еще два не сумели вырваться из пролива и уйти от погони) были захвачены. Это были 34-пушечный «Шторфеникс», 30-пушечный «Венкерн», 22-пушечный «Кискин» и 18-пушечный «Данскери».
В плен попало 407 человек экипажа фрегатов, в том числе 37 офицеров. Шведы в ходе абордажного боя потеряли убитыми 103 человека. Самые большие потери понес экипаж «Венкерна»: здесь из 157 человек было «побито» 59 «морских и сухопутных служителей». Потери экипажа флагманского корабля вице-адмирала Шёблада при артиллерийском обстреле в ходе погони не известны.
Трофеями русских на фрегатах стало 104 пушки разных калибров. «На тех же фрегатах взято пушечных ядер, картечь, ручных ядер (гранат), пороху и протчей амунции немалое число». Сами фрегаты, после необходимого устранения боевых повреждений, можно было поставить в строй.