С наступлением темноты к преследующему противника "Шеффилду" присоединились пять эсминцев под командованием капитана 1 ранга Вайена. Вайен не видел никаких препятствий для попытки атаковать "Бисмарка" торпедами. Первая общая атака эсминцев закончилась безрезультатно и для "Бисмарка", и для эсминцев. После этого Вайен расположил свои корабли по одному на каждой скуле и раковине "Бисмарка", а сам остался, на кормовых курсовых углах. В течение ночи каждый миноносец предпринял несколько, торпедных атак, но ни одна из них не привела к успеху, потому что всякий раз линейный корабль открывал огонь и лишал возможности занять выгодную позицию для торпедного залпа.
Редер старался предпринять все возможное для спасения "Бисмарка", Он приказал перейти в этот район всем находившимся поблизости подводным лодкам, но те из них, которые достигли назначенного района, уже израсходовали все свои торпеды и теперь могли лишь наблюдать за развитием событий. По чистой случайности одна из немецких подводных лодок прошла всего в 400 м от "Арк Ройяла", но она еще накануне выстрелила свою последнюю торпеду и поэтому была бессильна причинить какой-либо вред английскому авианосцу.
К утру в район действий прибыли английские тяжелые корабли. В 08.47 с дистанции около 13 миль с "Бисмарком" обменялись первыми залпами "Родней" и "Кинг Джордж V". Несмотря на серьезные повреждения, "Бисмарк" оставался на плаву и сохранял высокую способность управлять огнем. Уже с третьего залпа он накрыл "Родней", но вскоре превосходящая огневая мощь английских кораблей дала себя почувствовать. Уже в начале боя на "Бисмарке" был поврежден центральный автомат стрельбы главного калибра, поэтому точность его залпов заметно понизилась. Вскоре "Бисмарк" превратился в покачивающуюся на волне безнадежную развалину. Но он все еще не затонул. Когда запас топлива на английских кораблях снизился до предела, едва обеспечивавшего возвращение в Англию, адмирал Тови решил отходить. Крейсер "Дорсетшир" испросил разрешения выпустить по "Бисмарку" оставшиеся три торпеды, и когда взорвалась последняя, немецкий гигант медленно опрокинулся и скрылся под водой. "Худ" был отомщен,
Потеря "Бисмарка" положила конец использованию немцами больших боевых кораблей для действий На океанских коммуникациях союзников.
Авторитет Редера в глазах Гитлера резко упал. Борьба с торговым судоходством в открытом море теперь была поручена подводным лодкам Деница и нескольким замаскированным надводным рейдерам, то есть вооруженным торговым судам.