После потери контакта отрядом Уэйк-Уокера Тови совершил в общем-то вполне простительную ошибку. Он продолжал идти прежним юго-западным курсом и пересек направление движения "Бисмарка" и "Ойгена" далеко впереди. Утром 25 мая главные силы флота Метрополии лишились одного корабля: "Рипалс", запасы топлива на котором подошли к опасному пределу, отделился и взял курс на Канаду. Незадолго до полудня Тови изменил курс на северо- восток, полагая что Бисмарк возвращается домой через Фарерский пролив. Почти весь день он двигался практически в прямо противоположном направлении по отношению к курсу противника, удаляясь от него все более и более. Только в 6 вечера комфлотом понял, что "Бисмарк" направляется во Францию, и изменил курс на юго-восток. Только в 10-30 следующего числа от летающей лодки "Каталина" Берегового Командования (которую пилотировал американский летчик) поступил долгожданный рапорт о восстановлении контакта с противником. Тови теперь мог оценить положение, которое выглядело очень сомнительным - "Бисмарк" находился далеко впереди, а топливо на британских кораблях стремительно расходовалось. Правда, в 6 вечера того же, 26-го мая "Кинг Джордж V" получил важнейшее подкрепление. К отряду присоединился линейный корабль "Родни", занявший место в строю позади флагмана. Теперь, по крайней мере, можно было не опасаться за исход боя с поврежденным "немцем". Оставалось только вступить в этот бой, для чего необходимо было любой ценой снизить скорость противника.
Единственным пригодным для этого средством оказались торпедоносцы авианосца "Арк Ройял", входившего вместе с "Ринауном" в состав соединения "Н". Этот отряд вышел из Гибралтара и вечером 26 мая был на дальности, позволявшей нанести воздушный удар. 15 "Суордфишей" атаковали в наступающей темноте и добились двух попаданий. Одна из торпед, попавшая в броневой пояс в средней части корпуса линкора, не нанесла существенных повреждений. Однако другая нашла уязвимую точку. Взрыв в корме вывел из строя рулевую машину, и, что самое главное, заклинил рули в положении 15 градусов на левый борт.
Германский линкор оказался в очень тяжелом положении. Попытки управляться с помощью машин показали, что корабль не может идти против волны, и ему пришлось повернуть на курс 340 (северо-северо- запад), практически навстречу англичанам. Получив об этом сообщение от поддерживавшего контакт "Шеффилда", Тови вначале просто не поверил ему, но затем повернул прямо на юг, на пересечку нового курса врага. Теперь бой становился не только реальным, но практически неизбежным. Британский отряд даже уменьшил скорость, не желая вступать в ночную схватку, и Тови приказал атаковать "Бисмарк" эсминцам "Зулу", "Маори", "Коссак" и "Сикх". Точные результаты ночных действий эскадренных миноносцев так и остались неизвестными, но сколь-нибудь серьезных дополнительных повреждений германский линкор не получил.
Рано утром 27 мая отряд Тови вновь увеличил скорость. Условия предстоящего сражения в общем благоприятствовали англичанам. Шестибальный ветер, дувший с северо-востока и мешавший не имевшему управления "Бисмарку", сочетался с хорошей видимостью, не препятствующей своевременному обнаружению противника. Тови решил сблизиться с германским линкором с западного направления, используя преимущества утреннего освещения и хода волн. Кроме того, общее расположение сил не дало бы возможности "Бисмарку" использовать дымзавесу. Единственным недостатком западного направления было то, что стрельбе англичан мешал бы дым из собственных труб (что и наблюдалось на практике). Что касается тактики боя, то в 7 утра Тови передал сигналом на "Родни", что тот может маневрировать самостоятельно. Атака разделенными силами затруднила бы немцам ведение огня: им либо пришлось бы переносить его с одной цели на другую, либо разделить между обоими британскими линкорами.
В 8-20 линейные силы установили контакт со следившим за "Бисмарком" крейсером "Норфолк" и произвели окончательную коррекцию курса, а спустя 23 минуты немецкий линкор был замечен с "Родни" справа по носу на курсе 115 градусов и на дистанции около 12 миль. Он шел практически прямо на корабли Тови, которые двигались в разомкнутом строю (дистанция между линкорами 8 каб.). Через 4 минуты после обнаружения противника "Родни" открыл по нему огонь из двух передних башен с дистанции 11,5 миль, а спустя минуту к нему присоединился "Кинг Джордж V". Тови в принципе повторял ошибку Холланда, сближаясь на остром курсовом угле и стреляя 2/3 артиллерии. Но на этот раз удача оказалась не на стороне немцев. Хотя "Бисмарк", выбравший в качестве цели "Родни" и открывший по нему огонь в 8-49, накрыл свою цель вторым же залпом, причем один из снарядов лег всего в 20 м от борта, прямых попаданий не было. "Родни" немедленно предпринял индивидуальный маневр уклонения, и последующие залпы "Бисмарка" дали большой перелет, затем недолет и вновь несколько перелетов. Между тем огонь британских линкоров был достаточно точным: "Родни" накрыл "Бисмарка" третьим залпом, добившись одного попадания (в 8-50). Спустя 7 минут последовало еще одно, очень важное попадание. 16-дюймовый снаряд вывел из строя носовую башню немецкого корабля. Так уже спустя 10 минут после начала сражения "Бисмарк" оказался в очень тяжелом положении; его стрельба (из одной башни "В") стала неточной и медленной. Между тем дистанция быстро уменьшалась, и около 9-00 она составляла примерно 80 каб. В 9-03 "Кинг Джордж V" довернул вправо, вводя в дело кормовую башню, а вскоре за ним последовал и "Родни". Огневое преимущество англичан стало значительным. Примерно в то же время (в 9-02 или в 9-03) снаряд попал в возвышенную переднюю башню "Бисмарка". Броня была пробита; силой взрыва была выбита с места и выброшена за борт задняя плита башни. Почти одновременно другим попаданием был выведен из строя центральный пост управления огнем на передней мачте; этот же снаряд убил или ранил большинство офицеров штаба Лютьенса и командования корабля. Еще через 10 минут аналогичная судьба постигла носовой пост управления огнем, а спустя еще 6 минут - кормовой, в результате чего "Бисмарк" остался полностью без централизованной системы управления стрельбой. Около 9-15 оставшиеся 2 задние башни перенесли огонь на "Кинг Джордж V", однако флагман Тови находился под обстрелом всего 5 минут, после чего германский линкор вновь возобновил огонь по "Родни", стреляя из единственной кормовой башни "D".