На следующий день вражеская эскадра (линкор «Тирпиц», тяжелые крейсеры «Адмирал Хиппер», «Адмирал Шеер», 7 эсминцев и 2 миноносца) вышла в море. В районе Гаммерфеста ее обнаружила и безрезультатно атаковала советская подводная лодка, а затем немецкие корабли увидели английские самолет и субмарина. После перехвата их радиограмм, понимая, что выдвижение сил не удастся сохранить в тайне, немецкое командование приказало кораблям вернуться в Альтен-фьорд. Историк Кригсмарине Ф. Руге писал об этих событиях: «Примечательно, насколько сильным оказалось действие одной лишь вести о появлении этих немецких кораблей. В действительности же они очень быстро вернулись на свою базу, ибо местонахождение британского авианосца не было точно установлено, и, вследствие этого, собственная авиация не имела возможностей для атаки. По приказу Гитлера надводным кораблям разрешалось вступать в бой только после того, как авианосец будет выведен из строя».
С 5 по 10 июля немецкая авиация и подводные лодки преследовали и атаковали неохраняемые суда конвоя, в результате чего в северо-восточной части Баренцева моря на дно было отправлено 20 транспортов и спасательное судно. 11 транспортов и 12 кораблей охранения укрылись в бухтах Новой Земли. Отсутствие оборудованных якорных стоянок и защиты коммуникаций позволило противнику наносить удары по транспортам и в этом районе. Корабли Северного флота в период с 5 по 27 июля совершили 193 выхода в море для поиска, встречи и конвоирования транспортов, а также для траления мин. Разведку пыталась вести и советская авиация. Но выходы кораблей и вылеты самолетов производились из баз, находившихся довольно далеко от района поисков, что затрудняло обнаружение и защиту транспортов.
Подводная лодка U-995 серии VIIC, ставшая музеем (г. Лабе, Германия)
Из 36 транспортов, входивших в состав конвоя, до Архангельска дошли лишь 11. Два судна вернулись в Исландию, 23 погибли (причем 20 из них уже после приказа о рассредоточении). Погибло и одно (из трех) спасательное судно. Число жертв составило 153 человека. Около 300 человек спасли советские корабли и суда. В море было потеряно 3350 автомобилей, 430 танков, 210 самолетов и около 100 тысяч т грузов. Но главный урон, понесенный Советским Союзом от разгрома конвоя PQ-17, заключался не только в людских и материальных потерях. Как справедливо написал английский морской историк Д. Ирвинг, «уничтожив конвой PQ-17, немцы в стратегическом отношении достигли большего, чем это было очевидно сначала. Они лишили русских не только грузов, которые находились на борту потопленных судов, но и нескольких конвоев в течение месяцев, оставшихся до наступления зимы. Был направлен конвой PQ-18 [2–21 сентября 1942 г.], но только напоказ, чтобы уменьшить гнев маршала Сталина. После этого конвои не выходили до зимы, когда снова появилась возможность проводить эти операции без особого риска».