Самой результативной, вероятнее всего, оказалась пятая бомба, вызвавшая эффект «водяного молота», в результате чего сильное повреждение получила подводная обшивка ниже броневого пояса, и это привело к гибели корабля.
Для наблюдателей было очевидно, что шестая бомба не попала ни в цель, ни рядом с ней, но вокруг корабля уже наблюдалось сильное волнение. Корма сильно осела в воду, большое количество пены появилось вокруг средней части корабля. К тому же наблюдатели отмечали, что время от времени фонтаны воды и пены устремлялись вверх выше обеих бортов. Наблюдавшие это явление видели причину этого в том, что машинное отделение быстро заполнялось водой и вода через разорванную обшивку и переборки быстро вливалась во внутренние помещения смертельно раненного корабля.
Картина самого момента гибели «Остфрисланда» во времени была такова: 12.30 – кормовая часть верхней палубы погрузилась в воду; 12.34 – кормовая часть батарейной палубы погрузилась в воду, борт в корме на 1,8 м ушёл под воду; 12.37 – корабль начал погружаться левым бортом, носовая часть вышла из-под воды; 12.40 – линкор перевернулся вверх килем, над водой оставалось только дно носовой части; 12.41 – дно носовой части поднялась ещё выше поверх воды, показав свои повреждения. Затем линкор содрогнулся и ушёл под воду.
Надо отметить, что когда носовая часть показалась над водой, над гибнущим кораблем пролетел армейский бомбардировщик «Хэндли-Пейдж» и сбросил на него 907-кг авиабомбу. Это был символический жест, в котором энтузиасты авиации увидели торжество над флотом и символическое падение прежнего значения линейных кораблей. Ведь армейская авиация, а не флот, потопили «непотопляемый» линкор.
Однако гибель «Остфрисланда» от бомб американской авиации лишь выявила противоречивые точки зрения на возможности использования самолетов против боевых кораблей.