7 июня турецкая эскадра в составе четырех линейных кораблей, шести фрегатов, 47 галер и мелких судов попыталась разбить эскадру Нассау-Зигена, блокировавшую Очаков с моря. Командовал этими силами капудан-паша Эски-Гассан, прозванный соотечественниками «крокодилом морских сражений». Это он командовал флагманским турецким кораблем во время Чесменского сражения 1770 года и был в числе немногих, кто спасся. Впереди турки послали разведывательно-ударную группу в составе пяти галер. За ними шли главные силы — 36 гребных судов. Корабли и фрегаты турки оставили под стенами Очакова. Русские не только отразили нападение, они перешли в решительное наступление.
В эскадру Поля Джонса входили корабли «Владимир» и «Святой Александр Невский», фрегаты «Скорый», «Николай», «Херсон», «Таганрог», «Бористень» и бот «Битюг».
В гребной флотилии Нассау-Зигена насчитывалось семь галер, семь дубель-шлюпок и семь плавбатарей и барказов. Нассау-Зиген выделил специальный отряд для нанесения флангового удара по главным силам противника. «Действие учинилось жестокое; турки пошли на нашу эскадру во всем порядке; наш огонь против них был также очень силен. При дальнейшем наступлении нашем огонь турок слабел, но с прибытием капудана-паши на кирлангиче опять усилился; с прибытием на наш правый фланг резерва из трех дубель-шлюпок, двух бомбард, двух галер и одной батареи огонь с нашей стороны умножился, а с турецкой стороны пришел в ослабление. Отразив нападение турецкаго флота, русский флот перешел в наступление и принудил турок отступить к Очакову». Потеряв в сражении две канонерские лодки и шебеку, турки отступили.
Об этом сражении Нассау-Зиген докладывал следующее: «Мы разбили флотилию, которой командовал капудан-паша. Отправившись сегодня утром с контр-адмиралом осматривать нашу линию, мы прибыли на правый фланг в то время, как турецкая флотилия приближалась, чтобы напасть на нашу; тогда контр-адмирал меня оставил, чтобы отдать приказания своей эскадре, и прислал мне суда, которыя я ему дал. На линии сражение сделалось очень оживленным; но прибытие остальной части моей флотилии, которую привел контр-адмирал, заставило турок отступить, мы взорвали у них три судна и преследовали их до самой их эскадры; к несчастию, ветер был противный, и наши корабли не могли ее атаковать, и так мы вынуждены были возвратиться…». Спустя несколько дней Нассау-Зиген подписал и реляцию о сражении.
Если в первом сражении действия русских носили чисто оборонительный характер, то утром 17 июня обе стороны вели активные наступательные действия. Нассау-Зиген и Поль Джонс решили упредить противника, выйдя ему навстречу. На этот раз турки выставили десять линейных кораблей, шесть фрегатов и 44 гребных судна. Сражение стало ожесточенным. Нассау-Зиген снова переиграл турецкого флагмана. Лишившись двух линейных кораблей, турки отошли. Русские захватили флаг и вымпел турецкого флагмана.
Все участники этого сражения получили медали на голубой ленте. На одной стороне медали было изображение Екатерины II, а на другой — надпись: «За храбрость в водах Очаковских». Контр-адмирал Нассау-Зиген получил орден Святого Георгия Победоносца 2-й степени, а капитан 2 ранга Федор Ахматов, капитан-лейтенанты Григорий Тимченко, Кузнецов, Тимофей Перский, Иван Поскочин, Николай Войнович, Федор Лелли, Андрей Башуцкий, Иван Быдрин и лейтенант Семен Мякинин — ордена Святого Георгия 4-й степени (за храбрость).
Фрегат «Николай» под командованием капитан-лейтенанта Петра Данилова принудил к сдаче 64-пушечный неприятельский корабль. Но Нассау-Зигену не понравилось, что турецкий корабль пленен не его галерой, а фрегатом Поля Джонса. Он приказал открыть огонь по уже спустившему флаг кораблю. Это привело турок в такое отчаяние, что они решили умереть, но не сдаться. Перестрелка снова приобрела упорный характер. Сидевший на мели другой турецкий корабль также открыл ураганный огонь. Оба фрегата пришлось сжечь.
Потеряв инициативу, турки в конце концов решили уйти из Днепровского лимана. В ночь на 18 июня они стали сниматься с якоря. Их маневр заметили с батарей Кинбурнской косы и, не теряя времени, открыли прицельный огонь. Уклоняясь от ядер, некоторые турецкие суда сели на мель. На рассвете турецкий флот атаковала Лиманская флотилия Нассау-Зигена. Атака была настолько неожиданной, что турки не успели построиться в боевые порядки. Четыре часа гремела канонада. Турки потеряли пять линейных кораблей, два фрегата, две шебеки, бомбардирский корабль, галеру и транспортное судно. Один 50-пушечный корабль попал в плен. В составе Черноморского флота он плавал под названием «Леонтий Мученик». Остальные суда спаслись бегством. Турки потеряли около шести тысяч человек, а почти две тысячи были пленены. На русской эскадре 67 человек получили ранения, 18 погибли. За это сражение Екатерина II произвела Нассау-Зигена в вице-адмиралы.