Холланд с "Худом" и "Принсом" следовал курсом перехвата прямо на немцев, надеясь выйти на видимость противника на рассвете 24 мая. Адмирал стоял перед серьезными проблемами, поскольку скорость его отряда уступала скорости "Бисмарка", а защита не прошедшего ни одной большой модернизации "Худа" вызывала большие сомнения. Не меньшие сомнения вызывала боеспособность ни разу не стрелявшего по цели "Принс оф Уэлс". Холланд решил, что оптимальной дистанцией боя будут 5-6 миль, когда "Худ" выйдет из зоны уязвимости своей палубы, а пояса обоих британских корабля еще не будут пробиваться 380-мм снарядами "Бисмарка".
Команды заняли боевые посты вскоре полуночи. Видимость быстро ухудшалась, и вскоре после 2 часов утра Холланд повернул на курс 200 и отделил эсминцы, надеясь увеличить зону поиска. Поняв, что шансы вступить в бой до рассвета минимальны, он разрешил прислуге спать у орудий, но напряжение было столь велико, что практически никто не воспользовался этой возможностью. В 2-14 скорость увеличили до 26 узлов, а спустя 8 минут - до 27 узлов. За несколько минут до 3 утра "Саффолк" восстановил контакт с немцами, которые по прокладке располагались всего в 15 милях к северо-западу. Видимость постепенно улучшалась с 50 каб. до примерно 12 миль около половины пятого. Холланд дважды изменил курс: в 3-21 англичане пошли курсом 220, а 20 минут спустя довернули еще на 20 градусов (курс 240). В 3-53 корабли дали полный ход - 28 узлов. Противники стремительно сближались.
Состояние полной боевой готовности на английских кораблях было объявлено в 5-10. А спустя 15 минут оба "немца" показались из рассветной мглы на расстоянии около 20 миль по курсу 335 градусов. Холланд вновь совершил два последовательных поворота на противника: в 5-37 на 40 градусов и через 12 минут еще на 20, и лег на курс 300. "Принс оф Уэлс" занял позицию в 4 каб от флагмана, сзади и справа от него.
Англичане оказались в невыгодном тактическом положении, поскольку их кормовые башни находились в мертвом угле. Холланд пытался выйти в нужную позицию путем нескольких последовательных поворотов, двигаясь между ними прямым курсом. Это решение впоследствии критиковалось, поскольку если бы британский отряд продолжал двигаться прежним курсом, то вскоре немцы принуждены были бы отвернуть сами, или попасть под охват с носа. Зная о слабости палубной защиты своего флагманского корабля, адмирал стремился как можно быстрее сблизиться с противником.
В 5-52 открыл огонь "Худ", а спустя минуту свой первый залп с 120 каб. дал "Принс оф Уэлс". Стреляли только 5 орудий (одна из пушек в носовой 4- орудийной башне не действовала). Залп лег перелетом. Поскольку на флагмане неверно определили цель (в германском отряде головным шел "Принц Ойген", а близость силуэтов затрудняло распознавание почти одинаковых по длине кораблей), "Худ" вел огонь по тяжелому крейсеру. На "Принс оф Уэлс" правильно определили, что "Бисмарк" идет вторым, и с самого начала стреляли по германскому линкору. Тем не менее, неудача с распределением огня и невозможностью ввести в дело всю артиллерию сказались на завязке боя. В 5-55 Холланд отдал свой последний приказ - довернуть на 20 градусов влево (" Принс оф Уэлс" в этот момент дал свой восьмой залп). В этот момент "Худ" взорвался, пораженный пятым залпом "Бисмарка", сам дав 5 или 6 залпов. "Принс оф Уэлс" остался один против двух противников. Седьмой залп "Бисмарка" уже был направлен в новую цель.
Неполадки в артиллерийских системах главного калибра привели к тому, что после поворота линкор сразу же начал стрелять трехорудийными залпами вместо нормальных 5-орудийных. Сбои в работе механизмов горизонтальной и вертикальной наводки в обоих 4-орудийных башнях заставляли пропускать залпы. Инженеры и техники фирмы "Виккерс- Армстронг" работали вместе с командой, то и дело исправляя повреждения. По контрасту удивительно надежно функционировала двухорудийная башня "В", остававшаяся в ходе боя единственной регулярно стреляющей. За 14 минут "Принс оф Уэлс" выпустил всего 18 залпов, стреляя после доворота половиной орудий каждой башни, в основном трехорудийными залпами). В результате из 74 "заказанных" снарядов было выпущено всего 55 (74%). Носовая башня "А" страдала не только от отказов механики, но и от потоков воды, лившейся непрерывным потоком из верхней части барбета в рабочее отделение. Засорившиеся спускные отверстия не позволяли даже слить ее в нижние помещения, и прислуге пришлось работать по колено в воде до тех пор, пока башню не заклинило. Начиная с 90 кабельтовых, в дело вступила 133-мм универсальная артиллерия, которая, однако, дала только 3 залпа. Вывод из строя трех директоров из 4 практически лишил линкор второго калибра, который, впрочем, вряд ли был бы полезен на столь значительных расстояниях. ("Бисмарк" также вел огонь из 150- мм пушек, а "Ойген" даже из 105-мм зениток, но эти калибры не дали ни одного попадания).
В 6-03 дистанция упала до 70 кабельтовых, и кэптен Лич, понимавший что решительный бой может привести только к трагедии, приказал увеличить ее. Спустя 2 минуты была поставлена дымзавеса, под прикрытием которой "Принс оф Уэлс" отвернул и вышел из боя. На повороте готовый к подаче снаряд в погребе кормовой башни под действием центробежной силы выскользнул из желоба и заклинил вращающуюся структуру башни, погнув шарнирный лоток. Линкор остался с двумя действующими орудиями главного калибра. На исправление повреждения лотка потребовалось более двух часов, а еще спустя 3 часа можно было использовать 9 орудий из 10.
Тем не менее, "Принс оф Уэлс" в неравном бою достиг определенного успеха, который некоторые из исследователей считают даже решающим для последующих событий. Он добился трех попаданий в "Бисмарк", два из которых оказались весьма существенными. Один из снарядов пробил ПТЗ под главным поясом прямо под передней надстройкой, вызвав затопление. Но наиболее неприятным оказалось попадание в носовую часть примерно на середине расстояния между форштевнем и передней башней ГК. Снаряд легко пробил 60-мм легкий пояс около ватерлинии, не взорвавшись прошел наискосок через главную поперечную переборку между двумя водонепроницаемыми отсеками, и вышел через аналогичный пояс с другого борта, вскрыв в нем отверстие диаметром 1,5 м. Результатом явилась не только значительная потеря находившегося в нижних помещениях топлива, смешавшегося с водой, но и выход из строя системы его перекачки в носовой части. Это попадание по сути дела сорвало атлантический поход "Бисмарка" и привело его к последующей гибели. В сущности, дебют нового типа английских линкоров можно считать вполне удовлетворительным. В своем первом бою явно недостаточно подготовленный "Принс оф Уэлс" добился более 5% попаданий - примерно столько же, сколько хваленые в отношении артиллерийской подготовки германские корабли.
Немцы выпустили 93 бронебойных 380-мм 179 фугасных и бронебойных 203-мм снарядов. "Принс оф Уэлс" получил 7 попаданий: три 380-мм снаряда с "Бисмарка" и четыре 203-мм с "Ойгена". Британский линкор отделался довольно легко, поскольку практически все повреждения не сказались на его боевых возможностях.
Повреждения "Принс оф Уэлс" в бою с "Бисмарк" и "Принц Ойген"
Первый же 380-мм снаряд пронизал переднюю надстройку на уровне компасной платформы и вышел с левого борта, не взорвавшись. Трудно даже представить себе, что бы он смог наделать, если бы взрыватель сработал. Но даже и в этом случае воздушной волной и осколками обшивки переднего мостика были убиты или ранены все, находившиеся на мостике, кроме командира корабля и старшего сигнальщика - практически все, пострадавшие в бою. Оба отверстия от снаряда были гладкими и ровными, а сила удара почувствовалась только непосредственно на мостике. В расположенной ниже штурманской рубке мысль о повреждениях пришла в голову находившихся там только тогда, когда из переговорной трубы потекла кровь убитых и раненых на верхнем мостике. Кабели и рулевой привод не были перебиты, и управление кораблем и связь не пострадали.
Около 6-02 снаряд попал в основание носового директора вспомогательной артиллерии правого борта. Пройдя через него, он оборвал всю проводку аналогичного КДП левого борта, выведя из строя оба директора, пробил штурманскую рубку и разрушил цистерны горячей и холодной воды, потоки которой мешали людям на мостике до тех пор, пока не догадались отключить насос. Оборудование рубки, включая эхолот, было уничтожено. Проходя через рубку, снаряд изменил траекторию и вышел через внешнюю продольную переборку, оставив в ней дыру размером 1x1,4 м. В некоторых источниках указывается, что это был 380-мм снаряд с "Бисмарка", однако размер и характер повреждений свидетельствует о том, что скорее всего он был 203-мм и "прибыл" с "Принца Ойгена". Оба директора ввели в строй только через сутки, наладив временную проводку.
Следующий 380-мм снаряд попал в стойку крана на высоте 3 м над шлюпочной палубой, срикошетировал и взорвался за второй трубой, осыпав осколками всю середину корабля. В трубе образовалась пробоина размером 0,9x1,5 м; кран вышел из строя. Готовый к взлету гидросамолет "Уолрус" был изрешечен осколками и его пришлось срочно катапультировать за борт. Множество осколков прошили трубу и шлюпочную палубу, разлетевшись почти на 20 м. 4 из них достигли левого заднего директора 133-мм орудий, тяжело ранив в нем 1 человека. Еще более серьезным оказалось повреждение рабочего помещения радиолокатора "Тип 285" двумя осколками, убившими или ранившими всех техников и операторов. Многие электрокабели и стояк пожарной магистрали были перебиты. На этом фоне погром, учиненный на шлюпочной палубе, казался детской шалостью. 2 шлюпки были уничтожены полностью, еще 2 пришлось списать за негодностью к починке, еще 7 впоследствии отремонтировали. К счастью, бензин из катеров был слит перед боем, и большого пожара не возникло, а несколько мелких очагов удалось быстро ликвидировать. Воздействие этого снаряда дает представление о том, насколько серьезны даже для современного большого корабля последствия на первый взгляд "бесполезного" попадания.