В ночь с 4 на 5 августа русская эскадра вошла в залив Факсафлоуи. Англичане были захвачены врасплох: они никак не ожидали появления противника, а береговая линия скрыла корабли Макарова от радаров. Выскочив из-за оконечности полуострова Сельтьяднарнес и увидев в белёсом полусумраке силуэты британских кораблей, «Наварин» и «Александр Невский» открыли огонь с расстояния около трёх миль – для тяжёлых орудий это дистанция прямой наводки. Противник был на острых курсовых углах, и «Наварин», носовая башня которого вышла из строя, дал залп из второй башни и начал подворачивать к берегу, чтобы ввести в действие остальные орудия. Капитан 1-го ранга Колбасьев маневрировал осторожно и медленно, чтобы не посадить тридцатипятитысячетонную махину линейного крейсера на камни, и вторая башня «Наварина» успела сделать ещё один залп, прежде чем противник оказался в секторе обстрела третьей башни. Четыре четырнадцатидюймовых снаряда двух первых залпов упали у бортов авианосца, пятый пронесся над ним и разорвался на камнях небольшого острова, возле которого стояли англичане, а шестой вошёл под носовой козырёк полётной палубы, пропорол переборки и взорвался в верхнем ангаре. Разрыв сопровождался утробным ухающим звуком, похожим на стон раненого кита; из-под палубы авианосца потекли струи сизого дыма. Через минуту последовало попадание в надстройку – тяжёлый снаряд разнёс мостик, боевую рубку и смежные помещения, перебив и переранив всех там находившихся. А затем семисоткилограммовый фугасный снаряд третьей башни «Наварина» проник в машинное отделение, разорвался, круша котлы и трубопроводы, и «Глориес» начал тонуть, глотая воду пробоинами в днище.
Бой был жестоким и скоротечным. Английские моряки пришли в себя с похвальной быстротой, и сражались отчаянно. Прежде чем «Наварин» ввёл в действие четвёртую башню, лёгкий крейсер «Пенелопа» дал ход, открыл огонь и поставил дымовую завесу, прикрывая избиваемый «Глориес». Спасая авианосец, «Пенелопа» жертвовала собой: на пересечку ей из-за крошечного островка выскочил «Александр Невский», расстреливая «англичанку» из двенадцати стволов. Английский крейсер успел сделать всего пару залпов из носовых башен – под градом шестидюймовых снарядов он загорелся от носа до кормы. Но пожар этот был недолгим – эскадренный миноносец «Буйный», лихо развернувшись, с десяти кабельтовых дал по «англичанке» трёхторпедный залп. Для крейсера водоизмещением шесть тысяч тонн, уже получившего в корпус добрый десяток 152-мм снарядов, хватило одной 533-мм торпеды: «Пенелопа» затонула у скалистого островка, не успев выброситься на берег.