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.
В письме к Нассау-Зигену Александр Васильевич Суворов писал следующее: «Ура! Какая слава Вам, блистательный принц! Завтра у меня благодарственный молебен».
Об этих событиях командующий сухопутными войсками галерной эскадры Николай Корсаков с борта корабля «Владимир» писал основателю Одессы Иосифу Михайловичу Дерибасу: «Я буду стараться исполнить все, о чем вы ко мне писать изволите, не взирая ни на какие личные неудовольствия.
После вашего отсутствия мы два раза прогнали неприятеля и сожгли у него семь кораблей и фрегатов, взяли два, получили до 1200 пленных с малою с нашей стороны потерею; остальныя их большия суда выжили все из Лимана. Брат ваш поступал с отменным мужеством; вчерашний день он с галерою атаковал корабль и взошел на него первый, а сегодня он со своим судном дрался против пяти кораблей, в разстоянии пистолетного выстрела, при чем и получил рану пулею в левую руку и контузию в ляшку, однакож обе не опасныя; храбрые люди все ему завидуют. Я почитаю себе особливым долгом свидетельствовать перед всеми его неустрашимость и искусство, дай Боже, чтоб ему отдали всю справедливость. Алексиано в обоих сражениях, не будучи командиром, всем командовал, по его совету во всем поступали; где он, там и Бог нам помогает, и вся наша надежда была на него».
Панайоти Алексиано в 1769 году в Ливорно был принят волонтером на службу в русский флот. За храбрость в Чесменском сражении был произведен в лейтенанты и назначен командиром фрегата «Святой Павел». В сражении уже в чине капитана 1 ранга Алексиано командовал линейным кораблем «Владимир», на борту которого в том же году и скончался.
В ведомости, приложенной к реляции от 21 июня, приводилось число взятых в плен и потопленных турецких судов:
«7 июня.
1 бомбардирское судно с одною мортирою и двумя пушками.
1 канонерское с двумя пушками.
1 шебека.
17 июня.
1 корабль капитан-пашинский о 64 пушках.
1 корабль линейный, также о 64 пушках.
18 июня.
2 корабля линейных, каждый о 60 пушках.
3 корабля, от 40 до 50 орудий на каждом.
Действием батареи кинбурнской на косе поставленной и судами гребными потоплено:
1 корабль бомбардирский.
2 фрегата, каждый о 34 пушках.
2 шебеки, с 28 пушками на каждой.
1 галера.
1 транспортное судно.
В плен взят один корабль о 54 пушках, который годен к исправлению и вооружению в ранг 60-ти пушечных кораблей».
По случаю побед на море в адрес Нассау-Зигена курьезное письмо направил Суворов, высказавший свой взгляд на составление реляций об одержанных победах: «Ахиллес был возвеличен Гомером, Александр — Квинтом Картиусом, худший из историков Вольтер не отдал должного Карлу XII, а Вы самому себе причиняете еще больше зла. Ваша реляция совершенно не дает представления, это сухая записка, без тонкости, большинство лиц изображены без жизни. Ошибки парусного господина (имеется в виду турецкого адмирала. — В.Д.) указаны без всякого смягчения. Унижая врагов, Вы тем самым сами себя унижаете. Что еще надо? Россия никогда еще не выигрывала такого боя, Вы — ее слава! Не считая Оранского Дома, Вы соперничаете с Морицом (Морис Нассау служил в голландском флоте. — В.Д.). Я не придираюсь, я говорю правду. Начать надо было так: отдав приказания, я двинулся вперед. Как только занялась заря, бросился в атаку… где-нибудь в середине: их лучшие корабли преданы огню, густой дым восходит к облакам… и в конце: Лиман свободен, берега вне опасности, остатки неприятельских кораблей скованы моим гребным флотом.
Реляция, письмо, записка действует каждый со своей стороны дабы возвеличить. Довольно, принц. Вы великий человек, но плохой художник. Не сердитесь».
Гребные суда прижались к Очаковской крепости. Через четыре дня турки все же попытались их высвободить, но были отбиты береговыми батареями. 1 июля Нассау-Зиген в восьмичасовом сражении уничтожил два фрегата, четыре галеры и три мелких судна. В плен были взяты галера «Макроплея» и три мелких судна.
В реляции о последнем сражении в Очаковских водах принц Нассау-Зиген записал:
«30-го июня фельдмаршал князь Потемкин отдал мне приказание уничтожить остатки эскадры, приведенной капуданом-пашой в Лиман… В 3 1/4 часа турки нас увидели, фрегат более, выступавший вперед и в 50 таузах от батареи капитан-лейтенанта Ахматова, возле которой я стоял, пустил в нас картечью; на это отвечали с такою живостью и верностью, что 10 минут спустя фрегат был объят пламенем, весь его экипаж сожжен или потоплен; сожгли две галеры и три мы взяли, на них нашли 96 невольников, которые не могли спастись с остальным экипажем. Маленький фрегат сгорел, одна шнява и одна бомбарда и маленькое судно взорваны, большая часть города сожжена; заявивши доброкачественность и меткость нашей артиллерии, я удалился. Турки во время сражения оставили батарею Гассана-паши. С нашей стороны было 22 убитых и 57 раненых, в том числе один офицер.
Сражение продолжалось 8 часов с одинаковою горячностью с той и другой стороны; две галеры были сильно повреждены, и я велел их сжечь, осталась только бастарда; суда моей эскадры мало потерпели и вскоре будут в состоянии снова начать сражение.
Не могу нахвалиться личностями, составляющими мою эскадру в этом последнем и самом кровопролитном бое, так долго продолжавшемся, они выказали столько же совокупной исправности, как и храбрости; ночной поход был сделан с такою точностью, что мы были в самом лучшем порядке в ту минуту, когда нас заметил неприятель. Господа Скоробогатов, барон Бюлер и Лительпаж были в сражении; эти господа не имели счастия быть в других сражениях и старались отличиться, но при всем их усилии они не могли сделать больше, чем другие командиры; поручаю их и всю мою эскадру милостям господина фельдмаршала. Господа Россет, граф де Пальма, Ковалевский и Горохов были назначены идти за мною в лодке, которую пробило книпелем, и она пошла ко дну, но они счастливо спаслись, так же как экипаж. Бомба, задевшая галеру, которой командовал подполковник Феншау, зажгла шесть бомб и три картечи, 1 человек был убит, 23 были ранены, передняя часть галеры загорелась, но этот храбрый офицер, отдавши необходимый приказания, чтоб ее затушить, велел посадить в свою шлюпку своего сына и, спокойный на счет участи своего ребенка, который будучи 9 лет имел счастие быть при четырех победах, в одной из коих он был легко ранен, господин Феншау потушил пожар, который принимал уже большие размеры».