Ранним утром 24 мая 1941 г. в рубке линкора «Бисмарк» властвовало напряжение . Гидрофоны показывали приближение крупных кораблей . В 05:35 дозорные заметили корабли на расстоянии 17 миль (28 км). Специалист по силуэтам опознал в кораблях британские линейные корабли «Худ» и «Принц Уэльский». Британцы тоже заметили противника , их адмирал , не долго думая , повёл свои корабли на немцев . В рубке «Бисмарка» поняли : бой неизбежен . Артиллеристы получили приказ на открытие огня .
В 05:52 «Бисмарк» и сопровождавший его тяжёлый крейсер «Ойген» произвели первый залп с дистанции примерно 13 миль (24 км). В 05:54 британцы открыли ответный огонь .
Британские корабли продолжали сближение с противником , поскольку на меньшей дальности снаряды «Бисмарка» летели бы настильно , попадая в борт , а не по навесной траектории , попадая в менее защищённую палубу . Однако сближение носом к немцам приводило к тому , что британцы могли задействовать только 10 из 18 имевшихся орудий ГК . После первого же залпа одно из орудий «Принца» вышло из строя — обращёнными к немцам остались 9 орудий .
Тем временем немецкие корабли пристрелялись : вторым залпом «Ойген» 203-мм снарядом попал в «Худ» , вызвав сильный пожар запаса зенитных ракет . В 05:55 британский адмирал приказал повернуть 20 градусов влево , чтобы и кормовые башни могли стрелять по «Бисмарку». Но в 5:56 «Худ» был накрыт пятым залпом «Бисмарка» с дистанции 9-9,5 миль (17—18 км). Практически немедленно в районе грот-мачты произошёл мощный взрыв , разорвавший линейный крейсер пополам . Корма «Худа» быстро затонула . Носовая часть поднялась и некоторое время раскачивалась в воздухе, после чего затонула и она (в последний момент обреченный экипаж носовой башни сделал ещё один залп). Британский линейный крейсер затонул за три минуты , унеся с собой 1415 человек , вместе с адмиралом .
Линкор «Принц Уэльский» остался в одиночестве . Две из трёх его башен ГК вышли из строя — не от огня противника , а от собственной низкой надёжности . Немецкие корабли сосредоточили свой огонь на «Принце» , добившись семи попаданий . Были повреждены надстройки , один 380 мм снаряд ударил ниже ватерлинии , пробил корпус , но не взорвался , «Принц» получил незначительное затопление . Английский линкор развернулся на 180 и , поставив дымовую завесу , стал уходить .
На Бисмарке ликовали . Возникло острое предчувствие , что быстро прикончив «Худ» , они тоже самое могут сделать и с «Принцем». Немецкие корабли устремились за верной добычей . За полтора часа погони «Принц» получил ещё 11 попаданий 203 мм и 14 380 мм снарядами. Из-за многочисленных пробоин и повреждений механизмов скорость «Принца» упала до минимума , артиллерия была разбита . Обездвиженный корабль был расстрелян тяжёлыми снарядами и торпедами почти в упор . Вместе с линкором погиб и почти весь экипаж .
«Бисмарку» тоже досталось . Снаряд с «Принца» пробил корпус , выйдя с другого борта , не взорвавшись , однако повредив топливную цистерну . «Бисмарк» лишился 1000 тон топлива . Продолжать поход было невозможно . До норвежского Бергена было 1150 миль , до французского Бреста — 1700 . «Бисмарк» повернул на Берген , идя через пролив между Шотландией и Исландией
24 мая в 13:14 «Бисмарк» в тумане развернулся прямо на преследовавшие его английские крейсера . В коротком обмене залпами попаданий не было , однако британские корабли были вынуждены уклониться . Пользуясь этим , «Принц Ойген» успешно оторвался от английской погони . Крейсер 10 дней рейдировал на британских коммуникациях , а затем пришёл в Брест .
К северо-западу от Шотландии находилось британское соединение в составе линкора «Кинг Джордж V” , авианосца «Викториес» , позднее к соединению должен был подойти линейный крейсер «Рипалс». Из конвоя , находившегося к западу от Ирландии был отозван линкор «Родней».
Вечером 24 мая с авианосца «Викториес» стартовали 9 торпедоносцев . Они добились одного торпедного попадания , пришедшегося в главный броневой пояс . Экипаж «Бисмарка» потерял одного человека ( первая потеря за время похода ).
В ночь с 24 на 25 мая «Бисмарк», воспользовавшись тем , что английские крейсера , следившие за ним по радарам , начали совершать зигзаги ( по-видимому , опасаясь возможной атаки подводных лодок) , прервал контакт . Англичане потеряли линкор из поля зрения .
Утром 26 мая «Бисмарк» зашёл в порт Бергена .