Примерно в 11.40 крейсер «Алмаз» прожектором сообщил, что видит большие дымы. Адмирал Эбергард приказал увеличить скорость до 14 узлов и сократить интервалы между броненосцами до 2,5 кабельтова. В 12.10 дымы были замечены и с мостика «Евстафия», после чего русская эскадра повернула на 8 румбов влево последовательно, что позволяло ввести в действие артиллерию всего борта. Русские крейсера занимали предписанные им места: «Кагул» — в голове колонны броненосцев, «Память Меркурия» — в хвосте. Но замыкающие и более старые броненосцы «Три Святителя» и «Ростислав» отстали.
«Гебен» повернул вправо практически одновременно с русскими, и противники оказались на параллельных курсах. Плохая видимость определила дистанцию боя, которая оказалась исключительно малой — всего 40 кабельтовых, для линейных кораблей это был бой на дистанции пистолетного выстрела. Адмирал Сушон страшно рисковал, допустив такое.
И вот здесь начала сказываться разница между учебными стрельбами мирного времени и нервной обстановкой реального боя. Управляющий огнем бригады лейтенант Смирнов определил дистанцию как 60 кабельтовых и передал ее по радио. Но Смирнов ошибся, причем очень сильно. Это объяснимо — ему мешали густой туман и дым из труб головного броненосца. Дальномеры флагманского «Евстафия» выдали всего 38,5 кабельтова. Смирнов никак не мог оценить ситуацию и медлил с приказом на открытие огня. Нервы Эбергарда не выдержали. «Мы не можем ждать больше… Это не учения. Открыть огонь немедленно!» — приказал он. Время первого залпа «Евстафия» в различных источниках указано по-разному — от 12.18 до 12.24. На такой дистанции промахнуться было трудно, и первый же двухорудийный залп русского броненосца дал попадание в третий 150-мм каземат левого борта «Гебена». Снаряд пробил броню и вызвал пожар в каземате. Погибли 12 человек, еще несколько матросов были отравлены газами от горящих зарядов и позднее скончались. В германских источниках на сей счет нет никаких сведений, но современная история турецкого флота говорит, что всего погибли 16 человек.
Германская официальная история утверждает, что обе стороны открыли огонь почти одновременно в 12.20. По русским данным, «Гебен» начал стрелять примерно через 50 секунд после «Евстафия», уже получив первое попадание. Можно только посмеяться, читая утверждения, что немцы испытывали трудности с определением дистанции, так как русские корабли находились на фоне берега. В нескольких милях от него при сильной дымке?! Может, затянувшиеся средиземноморские каникулы скверно сказались на подчиненных старшего артиллериста «Гебена» корветтен-капитана Книспеля? Первый залп «Гебена» лег перелетом, а дальше начались попадания. Всего «Евстафий» получил 4 снаряда. На броненосце погибли 33 человека, 25 были ранены. Пара шальных снарядов «Гебена» разорвалась в воде недалеко от «Ростислава».