Линкоры, которыми командовал контр-адмирал Уэйлер, следили за противником уже полчаса, однако он ждал, пока японцы подойдут поближе. Олдендорф приказал им держать скорость всего 5 узлов, но эти неуклюжие корабли просто не могли держать строй в проливе с сильным течением, фактически всего лишь подрабатывая машинами, чтобы удержаться на месте. Уэйлер приказал увеличить скорость до 15 узлов, что скомкало все предварительные расчеты. Линкоры пересекли пролив раньше, чем успели открыть огонь, поэтому Уэйлеру пришлось повернуть свою эскадру «все вдруг» вправо, и лишь после этого другие линкоры сумели вступить в бой.
Но все равно положение было таким, что японцам не могло помочь никакое чудо, хотя «Ямасиро» и открыл ответный огонь. Австралийский крейсер «Шропшир» видел несколько всплесков, но на том все и закончилось. Гораздо больше неприятностей американцам доставили собственные эсминцы, но при этом и сами эсминцы пережили несколько крайне тяжелых минут. Дело в том, что они, выходя в атаку, попали под перекрестный обстрел, причем особенно пострадал эсминец «Альберт У. Грант», названный в честь ничем не примечательного американского адмирала начала ХХ века. Он получил 22 попадания 127-мм и 152-мм снарядами, причем первые были выпущены крейсерами «Луисвилл» и «Миннеаполис», а вторые — крейсером «Денвер». Попытки американских историков приписать хотя бы часть этих попаданий японцам выглядят неубедительно, особенно с учетом того, что по американским эсминцам японские корабли не стреляли вообще. В результате пострадала чуть ли не половина команды эсминца — 38 убитых и 104 раненых. Но корабль удалось спасти и отремонтировать.
Тем временем у американцев возникли новые проблемы. Линкор «Миссисипи» неправильно разобрал приказ о повороте, вместо 150 градусов повернул только на 15 и в результате едва не столкнулся с «Калифорнией». Столкновения удалось избежать, но стрелять временно не смогли три линкора, так как эта парочка перекрыла линию огня «Теннеси».
Наконец в 4.09 Олдендорф приказал линкорам прекратить огонь. Оказалось, что они сделали совершенно различное количество выстрелов: «Вест Вирджиния» — 93, «Теннеси» — 69, «Калифорния» — 63, «Мэриленд» — 48, «Миссисипи» — 9, а «Пенсивальния» вообще не сумела сделать ни одного выстрела.
Но этого вполне хватило, особенно если учесть, что в последний японский линкор попала еще одна торпеда. «Ямасиро» даже успел увеличить скорость до 16 узлов, но в 4.19 перевернулся и быстро затонул почти со всем экипажем. После этого наступила тишина. Японские крейсера еще дали наугад несколько торпедных залпов, целясь куда-то в темноту, прежде чем отойти. На следующий день американская авиация добила поврежденные корабли, на том бой в проливе Суригао и завершился.