Началась вторая фаза боя, когда 2 легких крейсера преследовали карманный линкор тревожащим огнем, держась к северу от него. Немецкий корабль пошел к берегам Южной Америки. В 7.25 «Аякс» получил 2 попадания 11" снарядов, которые вывели из строя его кормовые башни. Снова Лангсдорф получил шанс выиграть бой. Англичане теперь имели лишь немного более сильную артиллерию, чем его вспомогательный калибр. Поэтому Харвуд поставил дымзавесу и повернул на восток. Однако, когда выяснилось, что германский корабль не гонится за ним, он сразу возобновил преследование. Последняя фаза боя тянулась с 20.00 до наступления темноты. Оба крейсера преследовали своего противника до самого порта Монтевидео. Немцы периодически давали залпы из своих 11" орудий. К полуночи стало ясно, что Лангсдорф намерен войти в порт, поэтому Харвуд прекратил преследование и начал патрулировать в устье Ла Платы. Его положение было незавидным. Оба корабля получили повреждения, причем «Аякс» достаточно серьезные. Харвуд не смог бы остановить противника, если бы тот предпринял решительную попытку прорыва. Более того, единственный корабль, который мог прийти на помощь, тяжелый крейсер «Камберленд», находился на Фолклендских островах в Порт Стэнли. Он не мог прибыть к Монтевидео ранее вечера 14 декабря. Все остальные британские корабли находились в тысячах миль от места боя.
Харвуд мог только гадать, какие повреждения получил немецкий корабль в ходе боя. Мы не верили, что стрельба крейсеров может причинить ему серьезные повреждения. Однако немцы заявили уругвайским властям, что «Граф Шпее» получил около 70 попаданий, и запросили разрешения оставаться в порту 72 часа для ремонта повреждений, а не одни сутки, как разрешало международное законодательство. В этот период Адмиралтейство поспешно гнало в район боя сильные подкрепления и начало специальную игру с целью ввести немцев в заблуждение относительно эскадры, которая ожидала их у выхода из порта. Нашей главной задачей было задержать «Графа Шпее» в порту, пока не прибудут «Арк Ройял» и «Ринаун». Поэтому Адмиралтейство приказало британским транспортам выходить из Монтевидео через определенные интервалы времени и попросило уругвайское правительство дать каждому сутки форы перед немцами. Лангсдорф тем временем связался с Берлином и сообщил свои предположения относительно противника, ожидающего его выхода в море. Поэтому вечером 16 декабря пришел приказ затопить корабль, а не подвергать его интернированию. Через 24 часа он поднял якорь и пошел вниз по реке вместе с германским транспортом. 17 декабря в 19.56 толпа, собравшаяся на набережной Монтевидео, увидела далеко в море несколько сильных взрывов. Так закончилась карьера одного из лучших кораблей Гитлера. Через 3 часа появился Харвуд с «Аяксом», «Ахиллесом» и «Камберлендом». Он прошел мимо пылающих обломков и прибыл в Монтевидео. 20 декабря капитан 1 ранга Лангсдорф застрелился, оставив письмо, в котором оправдывал свои действия. Его тактические решения в ходе боя заслуживают критики, но следует помнить о нем как о человечном и благородном противнике. Ни один англичанин не погиб на уничтоженных «Графом Шпее» торговых судах.
Так завершилась первая попытка оспорить британское господство на море. На севере «Дойчланд» был отозван в Германию, успев потопить только 2 торговых судна. Он благополучно проскочил через Датский пролив, ушел от Северного Патруля и 15 ноября прибыл в Киль. Так как общий счет «Графа Шпее» составил только 9 судов водоизмещением около 50000 тонн, то окажется, что карманные линкоры в качестве рейдеров себя не оправдали.