Сблизившись на пушечный выстрел, Синявин силой огня заставил неприятеля показать свои флаги, сам же до момента сближения в целях дезинформации противника приказал поднять шведские флаги. Как только на судах неприятеля появились флаги, на русских судах вместо шведских флагов взвились Андреевские, а на «Портсмуте» еще и брейд-вымпел флагмана. «…и с Божиею помощию, — как доносил Синявин государю от Дагерорда 26 мая, — против командорского корабля, подняв красный флаг, стали стрелять и били друг против друга от пятаго часа и даже до девятаго». Во время перестрелки на «Портсмуте» были перебиты штаги и марса-фалы, отчего оба марселя оказались сбитыми, а корабль шведского капитан-командора начал уходить. Тем временем шедший в кильватер фрегат быстро приближался к «Портсмуту». Синявин сумел развернуть корабль бортом к неприятельскому фрегату и, как только они поравнялись, открыл ураганный огонь из всех орудий нижнего дека. На фрегате такого мощного огня не выдержали и спустили флаг. Примеру фрегата последовала и шедшая рядом шведская бригантина.
Оставив «Портсмут», «Девоншир» и «Наталью» у захваченных судов, Синявин приказал остальным гнаться за шведским флагманом. В начале двенадцатого часа «Рафаил» под командованием капитана 3 ранга Якова Шапизо настиг беглеца и, не теряя ни минуты, атаковал его с правого борта. В это время с левого борта на пистолетный выстрел подошел и «Ягудиил», командир которого капитан-поручик Джон Деляп вначале пошел было на абордаж, но, увидев, что вся команда неприятельского корабля выбежала наверх для отражения абордажных партий, произвел залп всем бортом по верхней палубе и такелажу. Так, совершенно случайно, взяв неприятельское судно в два огня, русские моряки применили новый тактический прием.
Через день после Эзельского боя об этом эпизоде Деляп писал своему другу капитан-командору Томасу Сандерсу следующее: «… 44-пушечный корабль (речь идет о 52-пушечном корабле „Вахмейстер“. — В.Д.) был атакован капитаном Шапизо за полчаса до того времени, как я мог к нему приблизиться; а когда я подошел к нему на такое близкое разстояние, что мог с марсов своих бросать на его палубу гранаты, капитан Шапизо ушел так ему вперед, что не мог дать по нем ни одного выстрела. Я был так близко к нему, что такелаж мой пострадал до такой степени, что для завладения призом я не мог спустить своей шлюпки так же скоро, как капитан Шапизо, что дало ему право приписывать себе честь завладения призом. После этого я могу сказать, что я срубил куст, а он зайцем убежал. Потеря моя в людях состоит из убитых: комиссара, гардемарина, трех матросов и двух солдат и девяти раненых. На корабле капитана Шапизо не было никакой потери в людях, кроме лейтенанта Китера, который был смертельно ранен и того же дня умер».
Тем временем «Портсмут», на котором устранили повреждения в такелаже, вместе со шнявой «Наталья» начали сближаться с флагманским кораблем противника. Шнявой командовал лейтенант Степан Лопухин. Этот офицер дослужился до генерал-лейтенантского чина и завершил службу в должности Архангельского губернатора.
Получив серьезные повреждения, шведский корабль вскоре спустил флаг. О заключительном эпизоде боя шведский флагман так доносил шаутбенахту Сиверсу: «… я тогда стал между двух кораблей: один на лювартную (левую. — В.Д.), а другой на анлей (правую. — В.Д.) сторону, и как мы несколько времени на безпрестанном пушечном бое бились и капитан Деляп ко мне придвинулся ближе, и хотел абордировать, и я потому послал всех своих людей на верх, чтобы сдержать такой бортный бой (абордаж. — В.Д.), и как он капитан Деляп то увидел, паки немного от меня отворотил и выпалил на меня всем лагом по моему кораблю; и тогда он у меня испортил много такелажа, також и руля, что мне невозможно было корабль свой править, понеже что оный мой корабль с такой жестокой пальбы со всех сторон весьма поврежден; и как всех своих людей паки послал наниз к пушкам, увидел я, что другие два корабля задние стали гораздо ко мне приближаться, один на люварт, а другой на анлей, и корабль мой, как выше объявлено, весь был поврежден от такой непрестанной и долгой пальбы; так я приказал спустить флаг для отдачи своего корабля, и понеже флагшток-фалы избиты были и мой флаг на половину флагштока висел, приказал я белый флаг поднять… и приказал людям моим перестать палить из пушек, и от помянутаго капитана Деляпа еще лаг получил (полный залп бортом. — В.Д.), в котором и меня ранили. Что прочее учинено, мне неизвестно, понеже что я велел себя принести к лекарю, чтобы перевязать мои раны. А меня взяли на корабль к капитану Шапизо».