В этот момент в носовую часть «Сиднея» попала торпеда, она ударила чуть впереди башни «А» как раз в то место, где находился отсек асдика, то есть в самое слабое место корпуса. Часть немцев утверждает, что после этого носовая часть корпуса «Сиднея» надломилась и провисла. После взрыва торпеды «Сидней» резко повернул влево. Немцы были уверены, что он пошел на таран, но не менее вероятно, что крейсер просто потерял управление и проскочил за кормой рейдера. Десятый залп «Корморана» окончательно уничтожил носовые башни «Сиднея».
Бой фактически завершился, хотя продолжался не более 5 минут, начался расстрел беспомощной мишени. Кормовые башни «Сиднея» были заклинены развернутыми на левый борт и не могли отвечать. Крейсер весь окутался дымом пожаров в машинном отделении и в районе мостика. «Корморан» продолжал безжалостно расстреливать своего противника, и единственным ответом «Сиднея» стали две торпеды, выпущенные в 17.45 из аппарата правого борта. Разумеется, в цель они не попали, такие залпы отчаяния крайне редко, если вообще когда-либо, приносят результат.
В этот момент сказались немногие попадания австралийцев, и машины «Корморана» окончательно встали. Крейсер медленно уходил на юг со скоростью около 5 узлов, охваченный пламенем. Рейдер продолжал вести беглый огонь, по оценкам самих немцев, они выпустили в общей сложности около 450 снарядов, добившись примерно 86 попаданий. Стрельба прекратилась, когда дистанция увеличилась до 6600 ярдов, так как теперь Детмерсу предстояло решать собственные проблемы.
Постепенно темнело, но немецкая команда еще долго видела зарево пожаров. Говорят, что где-то около полуночи далеко на юге мигнула вспышка взрыва, но так ли это – сказать невозможно. Известно одно: крейсер погиб со всей командой, став самым крупным кораблем, с которого никто не спасся. Что именно произошло, сказать сложно. Может, сдетонировали погреба, может, просто отломилась носовая часть, ослабленная взрывом торпеды, и «Сидней» стремительно перевернулся.
Впрочем, не лучше пришлось и «Корморану». Дизеля запустить не удалось, пожарная магистраль была повреждена, и огонь вышел из-под контроля, поэтому Детмерс приказал команде покинуть корабль. В 21.00 все уцелевшие заняли места в спасательных шлюпках и на плотиках, а еще через полчаса огонь подобрался к минному погребу, «Корморан» взорвался и быстро затонул. Главные потери немцы понесли уже после гибели своего корабля, когда внезапно перевернулся и затонул один из резиновых плотов, на котором находилось 60 человек, в большинстве своем раненые. Спаслись только трое, при том, что общие потери немцев составили 82 человека. Через несколько дней «немецкий десант» достиг берегов Западной Австралии и сдался в плен. На «Сиднее» погибло 645 человек. Глупость капитана 1-го ранга Барнетта дорого обошлась Австралии.