Заметив маневр противника. Ф.Ф. Ушаков на «Святом Павле», атакованном одним 80-пушечным и двумя 60-пушечными кораблями турецкого авангарда, приказал поставить все паруса и вместе с передовыми фрегатами еще круче привел к ветру, сблизившись с турецким авангардом. При этом «Берислав» и «Стрела», выходя на ветер и вступив в тяжелый бой на близкой дистанции, начали отрезать два передовых турецких корабля. Один из последних сразу повернул оверштаг и вышел из боя. Другой вскоре тоже повторил его маневр, получив несколько брандскугелей и ядер с русских фрегатов. Стремясь вернуть в строй своих подчиненных, Хасан-паша приказал открыть по ним огонь, но все равно остался один, будучи атакованным двумя русскими фрегатами и подошедшим к ним на помощь 66-пушечным «Святым Павлом» Ф.Ф. Ушакова, отразившим трех своих противников. Несмотря на превосходство в весе бортового залпа, флагманский корабль Хасан-паши не смог вывести из строя сравнительно слабые фрегаты: турецкие ядра и книппеля, в основном, поражали рангоут и такелаж, а сам огонь турок был недостаточно меток. Только «Берислав» получил у форштевня большую пробоину от 40-кг каменного ядра.
Зато сам флагманский корабль турецкого флота был тяжело поврежден огнем «Св. Павла», «Берислава» и «Стрелы», стрелявших с дистанции картечного выстрела. Между тем, М.И Войнович оставался пассивным наблюдателем жаркого боя авангардов, не поддержав своего младшего флагмана, хотя и переменил курс, следуя движениям последнего. Восемь кораблей российского центра и арьергарда вели перестрелку с противником на дистанциях 3–4 кабельтова, хотя, по мнению М.И. Войновича, эта дистанция была сознательно выбрана турками, как недоступная для эффективной стрельбы русских 12-фунтовых (119-мм) фрегатских орудий.
Пассивность российского командующего позволила кораблям турецких вице-адмирала и контр-адмирала выйти из строя и броситься на поддержку капудана-паши. При этом турецкий вице-адмиральский корабль дважды загорался от брандскугелей с фрегата «Кинбурн», а потом был отражен «Святым Павлом» с повреждением фок-мачты. Контр-адмиральский корабль противника, на котором была сбита фор-стеньга, также не смог эффективно поддерживать Хасан-пашу.
Наконец, около 16 часов 55 минут капудан-паша, не выдержав сосредоточенного огня российского авангарда, повернул оверштаг и поспешил выйти из боя. За ним поспешно последовали остальные турецкие корабли, и сражение прекратилось.
В успешном отражении нападения превосходящих сил противника решающую роль сыграли инициативные действия Ф.Ф. Ушакова, которому удалось не только расстроить маневрами не лишенный оригинальности замысел Хасана-паши, но и сосредоточить против флагманского корабля турок три корабля своего авангарда. Сражаясь на дистанциях картечного выстрела, Ушаков блестяще реализовал также принцип взаимной поддержки. В то же время лучшая стрельба российских кораблей не позволила противнику реализовать этот принцип. В замешательстве, возникшем при отступлении флота, одна турецкая шебека попала под огонь российского авангарда и пошла ко дну. Потери турецкого флота в людях точно неизвестны, но все флагманские корабли и несколько кораблей авангарда противника получили заметные повреждения корпуса, рангоута, такелажа и парусов.