Трудные условия для наблюдения при сильной килевой качке кораблей не позволяли сначала получить данные о числе судов противника. И все же дульное пламя огнестрельного оружия позволило сделать вывод о двух больших вражеских кораблях. Вначале бой развивался по левому борту в направлении стрельбы с кормы, при этом корабли могли использовать всю артиллерию. «Гнейзенау» как раз вел пристрелку противника, когда в 5 часов 25 минут снаряд калибра 38 см вывел из строя его артиллерийский командный пункт, убил первого артиллерийского офицера капитана второго ранга фон Бухку, еще одного офицера, двух унтер-офицеров и одного матроса и вызвал технические повреждения. Другая пробоина, диаметром 11,4 см, оказалась рядом с дальномером в башне «А», которая затем при движении на высокой скорости по морю была сильно заполнена водой, так что со всеми электрическими устройствами полностью вышла из строя на полтора дня. Третье попадание снаряда калибра 11,4 см в надстроечную палубу по левому борту рядом с кормовым 10,5-см зенитным орудием не вызвало существенных последствий. «Шарнхорст» не получил пробоин, хотя стоял кормой и был дольше в бою, но все же на этом корабле также вышла из строя башня «А» из-за захлестывающих волн. Поэтому командующий флотом в 5 часов 28 минут приказал изменить курс на северо-восток и оторваться на высокой скорости от противника. Теперь корабли шли со скоростью 20 морских миль, а с 5 часов 37 минут — 25 морских миль, «Гнейзенау» время от времени шел немного быстрее, так чтобы линкоры временно потерялись из вида. Кормовой бой велся полчаса при незначительных изменениях курса для отклонения от снарядов, скоро удаление возросло до 80–116 морских миль. Налетевшие дождевые шквалы позволяли английскому линейному крейсеру время от времени скрываться из вида.
В 6 часов 17 минут при улучшающемся освещении бой начался снова. «Шарнхорст» встал с левого борта от «Гнейзенау», чтобы освободить поле для обстрела. По сигнальному приказу флота «командир впереди» «Шарнхорст» снова встал в кильватер «Гнейзенау». Корабли вели огневой бой с медленной последовательностью залпов, тем не менее в 6 часов 40 минут огонь был прекращен, так как больше не осталось надежды на успех. «Ринаун» продолжал стрелять до 6 часов 59 минут, однако в дождевом шквале ушел за пределы видимости и не возобновил контакт с немецкими кораблями. «Шарнхорст» и «Гнейзенау» получили по одной пробоине, расход боеприпасов составил: 54 снаряда калибра 28 см и 10 снарядов калибра 15 см на «Гнейзенау» по сравнению с 195 снарядами калибра 28 см и 91 снарядом калибра 15 см на «Шарнхорсте». «Ринаун» также израсходовал много боеприпасов; его залпы, следовавшие друг за другом, ложились плотно, но почти все — с перелетом. Командующий флотом со своей стороны отказался поддерживать контакт с противником, так как на обоих кораблях передние башни стали непригодными из-за аварии: на «Гнейзенау» вышел из строя артиллерийский командный пункт, а на «Шарнхорсте» во время боя и непосредственно после него возникли нарушения в механической установке, которые снизили предельную скорость корабля до 25 морских миль. Поэтому адмирал Лютьенс уклонился на север, чтобы получить возможность снова полностью восстановить двигательную и боевую готовность. Это удалось сделать в течение последующих дней, так что корабли на обратном пути снова были в боевой готовности. Встреча с «Ринауном» произошла в необычно трудных погодных условиях. Более благоприятная метеорологическая обстановка могла бы стать гибельной — как выявилось дополнительно — для английского линейного крейсера, двигавшегося отдельно от эсминцев, тем более что эсминцы едва ли могли употребить свое оружие в штормовом море. Все же задача по обеспечению немецких линкоров была полностью выполнена в том отношении, что противник вынужден был теперь считаться с присутствием тяжелых вооруженных сил, и это сковало его морские операции, на что немедленно обратили внимание перед Тронхеймом и Бергеном.