Теперь инициатива перешла к американцам. Перри контролировал озеро, пока Барклай в Амхерстбурге пытался решить свои проблемы с недостающими матросами и снаряжением. Его задача осложнялась тяжелой ситуацией, сложившейся у британцев с их индейскими союзниками. Нехватка продовольствия становилась критической, и к началу сентября на складах практически не осталось ни кукурузы, ни муки. Ближайшее продовольственное хранилище находилось в Лонг-Пойнт на озере Эри, и Проктер давил на Барклая, стараясь заставить его плыть туда и привезти продукты. Барклай знал, что, прежде чем он сможет установить безопасную связь с Лонг-Пойнт, ему придется встретиться с флотилией Перри и разбить ее.
Если исключить какой-то непредвиденный поворот фортуны, Барклай был обречен на поражение. У него было шесть кораблей: «Детройт», «Королева Шарлотта», «Леди Превост», «Охотник» (10), «Литтл Белт» (2) и «Чиппава» (1). «Детройт» был оснащен пушками, взятыми из форта Малден, но в целом эскадре не хватало огневой мощи: у нее не было ни одного 32-фунтового орудия и меньше двадцати 24-фунтовых. С командами дела у Барклая обстояли еще хуже. В его распоряжении имелось 364 человека, из которых 214 были солдатами, которых предоставил генерал Проктер. Перри располагал намного бо́льшими силами. У него было девять кораблей, на самых больших из которых «Лауренсе» и «Ниагаре» стояло по 20 орудий. По количеству американцы имели меньше орудий, чем британцы, но заметно превосходили их в калибре: на американских кораблях стояло более сорока 32-фунтовых пушек. Определенные проблемы с экипажами были и у Перри. Несмотря на то что изначально у него имелось 500 человек, к моменту начала битвы 100 из них оказались неспособны нести службу.
В конце концов по требованию Проктера Барклай 9 сентября отплыл из Амхерстбурга. Американцы стояли на якоре у деревни Пут-ин-Бэй на островах Басс на озере Эри и увидели британские корабли утром 10-го. Дул легкий юго-западный ветер, и, идя с наветренной стороны, Барклай попытался напасть, чтобы вынудить Перри принять бой между островами. Его надежды растаяли, когда ветер сменился на юго-восточный, и американцы оказались с наветренной стороны к британской эскадре.
Примерно к 10 часам утра Перри свободно прошел острова и встал в строй кильватера к британцам. В 11:45 британцы открыли огонь из нескольких длинноствольных орудий. Примерно через 10 минут американцы тоже вступили в бой. Британский огонь в значительной степени был направлен против «Лауренса» – корабля самого Перри, но Перри продолжал как можно быстрее двигаться вперед, чтобы в полной мере задействовать свои каронады. К 12:30 «Лауренс» при поддержке двух кораблей поменьше – «Ариэля» и «Скорпиона» – приблизился к «Детройту» на расстояние мушкетного выстрела. Другой крупный американский корабль «Ниагара» под командованием капитана Джесси Д. Эллиота не пошел за Перри и при поддержке нескольких других кораблей начал дальний бой с «Королевой Шарлоттой». Поскольку на таком расстоянии «Королева Шарлотта» не могла использовать свои каронады, она двинулась в сторону «Детройта», чтобы поддержать его в бою с флагманом Перри «Лауренсом». Эллиот по-прежнему находился далеко от британской эскадры, и на какое-то время стало казаться, что превосходство американцев в силе будет потеряно зря.
Бо́льшая часть британского огня по-прежнему приходилась на «Лауренс», и к 13:30 он так сильно пострадал, что потерял управляемость. К 14:30 на нем не осталось ни одного орудия, способного вести огонь. Тогда Перри принял решение, которое принесло ему победу: он перешел с «Лауренса» и принял командование «Ниагарой». Вскоре после его ухода «Лауренс» спустил флаг. Британский командующий считал, что до этого момента удача была не на стороне Перри, но великодушно признавал, что этот американец «сделал благородную и, увы, слишком успешную попытку вернуть ее». «Ниагара» шла на всех парусах и при поддержке более мелких кораблей набросилась на британцев, пройдя сквозь их строй. Ситуация полностью поменялась. Флагман Барклая «Детройт» получил серьезные повреждения в бою с «Лауренсом», к тому же многие из немногочисленных толковых моряков, находившихся на британских кораблях, были убиты или ранены. Капитан «Королевы Шарлотты» пал еще в начале боя, и под управлением неопытного провинциального офицера корабль оказался сцеплен с «Детройтом». Сам Барклай был так тяжело ранен, что ему пришлось отказаться от командования кораблем, а его первый помощник был убит. Те немногие британские офицеры и матросы, которые еще стояли на ногах, не могли оказать должного сопротивления американцам с их более мощными орудиями. Кроме того, спички и стволы, взятые из Амхерстбурга, оказались совершенно негодными, и в течение всего боя британцам, чтобы привести пушки в действие, приходилось стрелять по ним из пистолетов. Два сцепленных вместе британских корабля подверглись мощному обстрелу и получили такие сильные повреждения, что, когда к 15:00 им наконец удалось освободиться, британцы спустили флаги.