В 06 ч 13 мин было принято решение выйти из боя. К этому подтолкнуло и то обстоятельство, что башню "А" заклинило и частично залило водой, вышла из строя и башня "У", т.к. 356-мм снаряд повредил механизм, обеспечивающий ее вращение; на его ремонт впоследствии ушло более 2 ч.
"Бисмарк" продолжал идти на юго-запад, на большом расстоянии за ним следовали "Принс оф Уэлс", "Норфолк" и "Суффолк". Несмотря на совершенство радара типа 284 и вышеописанные дефекты артиллерии главного калибра, вызванные не столько действием противника, сколько недостатками в подготовке техники и команды, т. к. корабль только что вступил в строй, "Принс оф Уэлс" произвел 6 залпов по "Бисмарку".
Линейный корабль "Кинг Джордж V" (Камуфляжная окраска в различные периоды службы)
От огня с "Бисмарка" и "Принца Ойгена" в бою 24 мая "Принс оф Уэлс" получил следующие повреждения: 1.280-мм снаряд пролетел через компасную площадку с правого борта до левого не взорвавшись. Он причинил множество мелких повреждений носовому мостику, убил или ранил находящихся на нем, 2. 203-мм или 380-мм снаряд попал в носовой пост управления зенитным огнем, но не взорвался, но вывел из строя приборы, 3. 380-мм снаряд попал в основание задней дымовой трубы, трубу пробило осколками, пострадали кормовая надстройка и кормовой пост управления защитным огнем по правому борту, дым из поврежденной трубы проник в вентиляционную шахту заднего котельного отделения, заполнив его, 4. 203-мм снаряд ударился о кормовую надстройку, но не взорвался и остался лежать на верхней палубе (позже его сбросили за борт, 5.203-мм снаряд взорвался на бронированной промежуточной палубе ближе к корме, не причинив большого вреда, 6. 380-мм снаряд пробил подводную часть левого борта ниже броневого пояса у миделя корабля, но не взорвался, а остался в заднем котельном отделении (этот снаряд обнаружили, обезвредили и удалили во время ремонта в Розайте, 7. 203-мм снаряд попал в борт у самой кормы и взорвался, почти не повредив бронированной палубы.
Но и "Бисмарк" вышел из боя с повреждениями. Один снаряд пробил топливную цистерну, что вызвало утечку топлива, вода проникла в соседние цистерны (именно это попадание сыграло впоследствии роковую роль). Другой снаряд пробил бортовую броню у миделя, поступившая через пробоину вода вывела из строя генератор и один из котлов, что снизило скорость хода корабля на 2 узла. Третий снаряд причинил лишь небольшой ущерб. В результате рейд германского линкора был явно сорван, и адмирал Г. Лютьенс решил идти во французский порт Сен-Назар для ремонта.