К 17 ч 42 мин "Дюк оф Йорк" мог достать немецкий линкор только огнем 356-мм орудий, т.к. дистанция до него возросла до 16,5 км. Но стрельба из этих орудий оказалась весьма эффективной. 356-мм снаряд, попав в "Шарнхорст", разрушил систему вентиляции башни "В". Башня наполнилась пороховым дымом, и артиллеристам пришлось ее покинуть. Другой снаряд того же калибра пробил броню линкора и взорвался в первом котельном отделении, перебив паропроводы. Скорость хода корабля сразу же упала до 10 узлов. Правда, это повреждение было быстро устранено, и вскоре скорость "Шарнхорста" достигла 20 узлов.
Линейный корабль "Дюк оф Йорк". 1943 г. (Наружный вид)
"Принс оф Уэлс" в доке. 1941 г.
В 18 ч 20 мин Шарнхорст прекратил стрельбу, а через 4 минуты' это же сделал "Дюк оф Йорк", т.к. расстояние между ними увеличилось до 19,5 км. К этому времени адмирал Фрэзер изменил курс своего соединения на юго-восточный, надеясь блокировать передвижение противника на юг. Но скоро он получил сообщение Барнетта: скорость хода германского линкора все-таки падает. Фрезер снова изменил курс, теперь он шел прямо к вражескому кораблю.
Скорость "Шарнхорста" упала из-за повреждений в носовом котельном отделении, а это позволило эсминцам 2-го соединения атаковать его. Атака была проведена между 18 ч 40 мин и 19 ч 00 мин, дистанция торпедных залпов колебалась от 1650 до 3200 м. Всего эсминцы выпустили 28 торпед, из них 4 попали в цель: одна в носовую часть линкора с правого борта, вторая – около миделя, а третья и четвертая – в левый борт у носа и у кормы.
В 19 ч 01 мин "Дюк оф Йорк" и "Ямайка" снова открыли огонь с дистанции 9500 м. Немецкий линкор ответил огнем из кормовой башни и уцелевших орудии вспомогательного калибра. Скорость хода "Шарнхорста" упала до 10 узлов, а через 5 минут замолчала и его кормовая башня, продолжали стрелять лишь несколько 150-мм орудий.
В 19 ч 30 мин "Дюк оф Йорк" прекратил огонь с тем, чтобы легкие корабли англичан могли приблизиться к противнику. В "Шарнхорст" попали еще 2 торпеды с "Ямайки", 3 – с эсминца "Маскетир" и 2 – с эсминца "Вираго". В 19 ч 45 мин немецкий линкор взорвался и затонул. Из 1840 человек его команды было спасено только 36.
Повреждения на линкоре "Дюк оф Йорк" были невелики: 280-мм снаряд пробил основание грот-мачты, разрушил одну из ее опор, но не взорвался. Снаряд калибра 150-мм повредил фок-мачту.
Операции по уничтожению германских линкоров "Бисмарк" и "Шарнхорст" в их заключительной фазе в какой-то мере напоминали артиллерийские бои надводных кораблей, столь характерные для первой мировой войны (существенное различие: в потоплении "Бисмарка" большую роль сыграла британская торпедоносная авиация, в потоплении "Шарнхорста" воздушные силы не участвовали).