Вражеский крейсер «Нюрнберг», за которым шли два других легких крейсера, также получил попадания семидюймовыми снарядами советского крейсера в район передней надстройки и дымовой трубы, отчего возле мостика и ходовой рубки возник пожар. Между тем, оба немецких эсминца, оставшихся целыми, выполнив циркуляцию, развернулись в обратном направлении. Сменив курс на противоположный, они пытались удирать от отряда советских эсминцев, ставя дымовую завесу. Основная часть немецкой эскадры, при этом, повернула южнее.
Легкие крейсера по-прежнему шли клином, стреляя по противнику. Причем, пожар на «Нюрнберге» лишь разгорался. Перестрелка началась в положении нос к носу на сближении, что несколько нивелировало преимущество немецких крейсеров в количестве стволов главного калибра. «Максим Горький» стрелял шестью 180-мм носовыми орудиями из двух башен, расположенных на носу, а «Нюрнберг» и «Кельн» первые залпы сделали каждый только из единственной носовой башни, оснащенной тремя 150-мм орудиями. Неудачное для атаки расположение башен заставляло немецкие крейсера подворачивать бортом, что делало их хорошими мишенями, в то время, как советский крейсер старался пока держаться носом к немецким крейсерам, чтобы не подставлять борт вражеским снарядам. Толщина брони «Максима Горького» на носовом траверзе составляла 70 мм, такой же была и максимальная толщина броневого пояса по бортам корабельной цитадели, защищающей все самые важные механизмы и снарядные погреба, а палубу прикрывала броня в 50 мм, в то время, как «Нюрнберг» имел всего 20-мм носовой и палубной брони, а по бортам бронирование не превышало 50 мм.
«Эмден», построенный по проекту еще времен Первой Мировой, имел бронирование не лучше, чем на «Нюрнберге», он вел огонь в носовом секторе своими четырьмя одиночными щитовыми орудиями, два из которых располагались на носу и еще два — по бортам в передней части корабля, но попаданий пока не добивался. Лидеры «Минск» и «Ленинград», а также эсминец «Стерегущий», помогали своему флагману вести перестрелку с неприятельскими кораблями из своих 130-мм орудий, попадания из которых тоже наносили немалый ущерб недостаточно бронированным легким крейсерам. А весь второй отряд советской эскадры в тот момент преследовал немецкие эсминцы, пытаясь хотя бы добить два из них, уже достаточно поврежденные в бою. Между тем, пожар на «Сердитом» не прекращался. Этому эсминцу было приказано немедленно выходить из боя и идти на Ханко.
Сражение легких сил шло, практически, на равных, пока в бой не вступили линкор и линейный крейсер. Поняв, что кригсмарине несет потери, гросс-адмирал Редер приказал начать пристрелку по советскому крейсеру главным калибром. «Тирпиц» и «Шарнхорст» поддерживали скорость чуть больше двадцати узлов из-за проблем с двигательной установкой «Шарнхорста». Поэтому оба тяжелых корабля шли позади остальных, а командиру «Тирпица» приходилось поддерживать такую скорость, чтобы «Шарнхарст» совсем не отстал. В 15:55 немецкий линкор открыл издалека огонь по советскому флагману, а следом за ним залп дал и линейный крейсер. Именно его одиннадцатидюймовые снаряды с третьего залпа попали в «Максим Горький», бронирование которого рассчитывалось максимально на попадания восьмидюймовых снарядов тяжелых крейсеров, но, конечно, ни главных калибров линкоров.