Находившиеся на палубе «Реал-Мустафы» русские матросы старались погасить распространявшийся на нем пожар. Однако пламя быстро распространялось по кораблю, охватывая мачты и паруса. Пылающая мачта турецкого корабля обрушилась на «Евстафий». Искры рассыпались по кораблю; на палубе появились языки пламени. Огонь проник в крюйт-камеру, где хранились запасы пороха и снарядов. «Евстафий» взорвался. Спустя несколько минут над морем раздался второй взрыв: это взлетел на воздух «Ре ал-Муста фа».
После взрыва флагманских кораблей в Хиосском проливе наступило минутное затишье. К месту их гибели понеслись шлюпки, чтобы взять на борт плававших среди обломков моряков. Но спасти удалось немногих: командира корабля капитана 1-го
ранга Круза, мичманов Пущина и Шубина, штурмана Сергеева, матросов Курнлова, Васильева, Белозерова, Янкина - всего около 70 человек. Вместе с ними русские моряки спасали и турецких матросов с «Реал-Мустафы».
Адмирал Спиридов незадолго до взрыва перенес свой флаг на ближайший фрегат и оттуда продолжал руководить боем. Неприятельские корабли продолжали ожесточенную пальбу, но с каждой минутой их сопротивление ослабевало. Под ураганным огнем русской эскадры турецкие корабли один за другим стали покидать свои места и отходить в Чесменскую бухту.
Чесменская бухта, расположенная на малоазиатском берегу Хиосского пролива, представляла собой удобную естественную гавань. Высокие крутые берега закрывали ее от ветров, а батареи, расположенные при входе в бухту, служили сильной защитой со стороны моря. Командующий турецким флотом Ибрагим Хосамеддин рассчитывал, что русская эскадра не сможет атаковать его флот после ожесточенного сражения в Хиосском проливе и поэтому полностью положился на неприступность позиции у Чесмы, отвергнув предложения о выходе в море с целью дальнейшего отрыва от русской эскадры.
Между тем на русской эскадре вечером 24 июня, сразу же после отступления противника в Чесменскую бухту, собрался военный совет, на котором были обсуждены итоги дневного боя и принят план дальнейших действий. Наблюдение за расположением и состоянием неприятельского флота,, укрывшегося в Чесме, явно показывало, что он сильно поврежден, деморализован, а корабли очень сильно скучены. «В бухте они, - писал С. П. Хме-тевский о турецких кораблях, - так затеснились, что друг друга давили»1. На военном совете было решено не давать врагу передышки и атаковать его непосредственно в Чесменской бухте.
Русская эскадра расположилась перед бухтой, заблокировав в ней весь неприятельский флот. Бомбардирский корабль «Гром» был выдвинут вперед от линии русских кораблей и начал обстрел бухты с дальней дистанции. Бригадиру морской артиллерии И. А. Ганнибалу была поручена подготовка брандеров для атаки неприятеля.