26 июля на море был полный штиль. Воспользовавшись неподвижностью неприятельских кораблей, Петр направляет 35 галер в обход шведского флота. Двумя отрядами галеры обошли на веслах шведские корабли со стороны моря в недосягаемости корабельной артиллерии. Прорвавшиеся галеры заблокировали отряд кораблей контр-адмирала Эреншильда, стоявший у места выбранной русскими «переволоки». Адмирал Ватранг после прорыва части русских галер возвращает отряд Лиллье и располагает свои суда дальше от берега, чтобы не дать оставшимся русским галерам прорваться со стороны моря.
Утром 27 июля при продолжавшемся штиле главные силы русского галерного флота прорвались через проход между берегом и шведской эскадрой. Маневр стоил русским ничтожных потерь: шведам удалось захватить только одну скампавею, севшую на мель. Шведские корабли непрерывно палили из пушек, однако это была бесполезная трата боеприпасов, так как русские быстроходные суда оказались на таком расстоянии, что ядра их не доставали. В этот же день 27 июля (9 августа) произошло сражение при Гангуте между русскими галерами и отрядом кораблей Эреншильда у Рилак-фиода. Эреншильд выстроил свой отряд следующим образом: 18-пушечный корабль «Элефант» и шесть галер он поставил полумесяцем, выгнув его в сторону своего тыла, за центром первой линии он поставил три 4–6-пушечных шхербота. Всего отряд шведских кораблей имел 116 пушек.
Русский авангард, которым командовал сам Петр I, состоял из 23 галер и имел 23 орудия. Для боя царь разделил свой отряд на три части – в центре он поставил 11 галер в одну линию и на флангах по 6 галер, стоявших в два ряда. На некотором удалении от авангарда стояли главные силы русского галерного флота под командованием Апраксина. Когда русская эскадра изготовилась к бою, Апраксин послал парламентера с предложением о сдаче. Оно было отклонено. После этого на адмиральской галере был поднят синий флаг и раздался пушечный выстрел. По этому сигналу русский авангард атаковал противника. Две первые фронтальные атаки русских галер были шведами отбиты.
Оценив сложившуюся обстановку, Петр I принимает решение атаковать фланги шведской эскадры. Перед третьей атакой начальники отрядов и отделений галер перешли на шлюпки и с обнаженными шпагами вели свои галеры на сближение с противником. Третья фланговая атака увенчалась успехом: русские галеры сблизились со шведскими судами и в ожесточенном абордажном бою добились победы. Одно за другим шведские суда спускали флаги. Дольше всех сопротивлялся флагманский фрегат «Элефант». Раненый Эреншильд, пробравшись в шлюпку, хотел спастись бегством, но был взят в плен. К пяти часам вечера все шведские корабли были захвачены. Эта победа была одержана в первую очередь благодаря мужеству и храбрости русских офицеров, солдат и матросов. Вспоминая об этом сражении, Петр I в «Гистории Свейской войны» писал: «Воистину нельзя описать мужество наших как начальных, так и рядовых, понеже абордирование так жестоко чинено, что от неприятельских пушек несколько солдат не ядрами и картечами, но духом пороховым разорваны».
Кровопролитное сражение закончилось полной победой русского флота. Штиль помешал шведской эскадре оказать помощь отряду Эреншильда. Все его корабли: фрегат «Элефант», 6 галер и 3 шхербота стали трофеями русских, было также захвачено 116 пушек и взят в плен 941 человек рядовых и офицеров. Неожиданный для шведов успех русского флота привел в ужас королевский двор в Стокгольме, и он начал эвакуироваться из столицы.
Морскую победу у мыса Гангут Петр I сравнивал с победой под Полтавой. Конечно, этим сравнением царь сильно переоценивал значение Гангутской победы. Это сравнение было данью его страстному увлечению флотом и любви к морю. Под Полтавой Карл XII лишился всей сухопутной армии, за исключением одного корпуса, который находился в Померании, у мыса Гангут шведы потеряли очень малую долю своего флота, и он был все еще сильнее русского. Да, Гангутская победа – это знаменательная веха в истории отечественного флота, но она всего лишь эпизод Северной войны. Победа у Гангута знаменита не уроном, нанесенным шведам, а моральным значением для русского флота, его первым боевым крещением. Именно в этом сражении русский Балтийский флот проявил способность противостоять достаточно сильному шведскому флоту.