В первую колонну (авангардию под командованием Спиридова) вошли флагманский корабль «Святой Евстафий» (командир – капитан 1 ранга Круз), корабль «Европа» (командир – капитан 1 ранга Клокачев) и корабль «Трех Святителей» (командир – капитан 1 ранга Зметевский). Около первой колонны должны были держаться фрегат «Святой Николай», бомбардирский корабль «Гром» и пакетбот «Почталион».
Во вторую колонну (кордебаталию под флагом главнокомандующего) вошли корабли «Трех Иерархов» (командир – капитан-бригадир Грейг, он же фактический командующий кордебаталией), «Святой Иануарий» (командир – капитан 1 ранга Борисов) и «Ростислав» (командир – капитан 1 ранга Лупандин).
В третью колонну (арьергардию под командованием Эльфинстона) вошли корабли «Не тронь меня» (командир – капитан 1 ранга Бешенцов), «Святослав» (командир – капитан 1 ранга Роксбург) и «Саратов» (командир – капитан 2 ранга Поливанов). С третьей колонной должны были держаться, «действуя по обстоятельствам», фрегаты «Надежда Благополучия» и «Африка».
К рассвету 25 июня суда объединенной эскадры заняли места, отведенные им в колоннах.
В начале восьмого часа на мачтовых фалах «Трех Иерархов» взвился сигнал: «Гнать на неприятеля!»
За передовым кораблем «Европа» (капитан Клокачев) шел Спиридов на корабле «Святой Евстафий». «Европа», подойдя к ближайшим кораблям неприятельской линии на дистанцию около кабельтова, привела к ветру на левый галс и открыла огонь. Но вскоре, по настоянию лоцмана, объявившего, что курс ведет на камни, Клокачев должен был поворотить на правый галс и выйти из линии. Тогда на «Святой Евстафии» сосредоточились выстрелы трех турецких кораблей, из которых самый большой и ближайший был корабль главнокомандующего «Реал-Мустафа».
Адмирал Спиридов был так рассержен, что не удержался и закричал командиру «Европы» Клокачеву: «Поздравляю вас матросом», то есть на глазах у всей эскадры обвинил его в трусости и грозил разжаловать. Фактически же капитан Клокачев далеко не был трусом и во время дальнейшего развития боя блестяще доказал это.
Место «Европы» было занято кораблями «Евстафий» и «Трех Святителей». Последний скоро получил настолько серьезные повреждения парусов, что не мог держаться в строю и навалился на линию противника. Сразу же его место было занято кораблем «Иануарий», вслед за ним шел корабль «Трех Иерархов».
В 12 ч. 30 мин. бой был в полном разгаре. Корабль «Трех Святителей» под огнем противника благодаря самоотверженной работе личного состава исправил свои повреждения и снова вышел в линию четвертым кораблем. За ним вошел в строй «Ростислав», а затем «Европа». Находившиеся же в арьергарде три корабля Эльфинстона успели подойти только к концу сражения.
Ветер совсем стих. В центре сражения оказался «Святой Евстафий», подошедший к турецкому флагманскому кораблю на ружейный выстрел и все более и более сближавшийся с неприятелем. Спиридов с обнаженной шпагой ходил по юту. Поставленным тут же музыкантам приказано было «играть до последнего». Сражающиеся корабли медленно сближались. На «Святой Евстафии» перебитый такелаж и рангоут, поврежденные паруса и множество убитых и раненых не представляли возможности отойти от противника, с которым перестреливались уже из ружей и пистолетов. Наконец корабли свалились в абордаже, и начался отчаянный рукопашный бой, во время которого загорелся турецкий корабль, и его грот-мачта, охваченная огнем, упала поперек «Святой Евстафия». Искры посыпались в открытую крюйт-камеру, и «Святой Евстафий», а вслед за ним и флагманский турецкий корабль взлетели на воздух.
Еще до взрыва адмирал Спиридов и граф Федор Орлов на шлюпке перебрались на корабль «Трех Святителей». Это решение адмирала было, безусловно, правильным – командующий эскадрой не мог оставаться на аварийном корабле.
Из всего экипажа «Святой Евстафии» спаслись, кроме Круза, не более шестидесяти человек, погибли же около шестисот сорока.
Количество погибших турецких моряков осталось неизвестным. Противнику было не до спасения экипажа «Реал-Мустафы». Двойной взрыв и гибель флагманского корабля настолько деморализовали команды неприятельских судов, что флот перестал повиноваться Гассан-паше. В подчинении у турецкого флагмана оказались лишь 100-пушечный корабль «Капудан-паша» и две каравеллы, которые еще продолжали артиллерийскую дуэль с кораблями русского авангарда и кордебаталии, обстреливая преимущественно «Трех Святителей» и «Трех Иерархов». Остальные суда турецкого флота в беспорядке покинули боевую линию и, кто как мог, торопились уйти в Чесменскую бухту.
Стойкости у Гассан-паши хватило ненадолго. В половине второго последние корабли противника вышли из боя и укрылись в Чесменской бухте. (В античные времена Чесма именовалась Эфесом.)
За исключением «Святой Евстафия» потери наши были весьма незначительны. Больше других пострадал корабль «Трех Святителей»: из-за перебитых брасов его снесло в середину турецкого флота, где в дыму, кроме неприятельского огня, он попал под выстрелы нашего флагманского корабля «Трех Иерархов». Корабль «Трех Святителей» получил несколько пробоин в корпусе, рангоут и такелаж его были перебиты ядрами, и потеря людей убитыми и ранеными достигала 30 человек, тогда как на остальных судах она не превышала двенадцати.
На следующий день (25 июня) корабли «Святослав» и «Трех Иерархов», а также пакетбот «Почталион» вели перестрелку с турками у входа в бухту. Стрельба велась с больших дистанций и не причинила особого вреда ни одной из сторон.
Тем временем Алексей Орлов собрал военный совет, на котором было решено использовать против турок брандеры. В брандеры решили обратить четыре греческих корсарских судна. Снаряжение этих судов зажигательными веществами было поручено бригадиру Ганнибалу.
Командирами брандеров решено было назначить «охотников» (добровольцев) из артиллерийских офицеров. Среди таковых были отобраны капитан-лейтенант Дугдэль, лейтенанты Ильин и Мекензи, мичман Гагарин.
В тот же день, 25 июня, Орлов издал приказ, где было сказано: «Всем видимо расположение турецкого флота, который после вчерашнего сражения пришел здесь в Анатолии к своему городу Эфесу (по голландской карте Чесме), стоя у оного в бухте от нас на юго-восток в тесном и непорядочном стоянии, что некоторые корабли носами к нам на северо-запад, а 4 корабля к нам боками и на северо-восток прочие в тесноте к берегу как бы в куче. Всех же впереди мы считаем кораблей 14, фрегатов 2, пинков 6. Наше же дело должно быть решительное, чтобы оный флот победить и разорить, не продолжая времени, без чего здесь в Архипелаге не можем мы к дальнейшим победам иметь свободные руки, и для того по общему совету положено и определяется к наступающей ныне ночи приготовиться, а около полуночи и приступить к точному исполнению, а именно: приготовленные 4 брандерные судна… да корабли «Европа», «Ростислав», «Не тронь меня», «Саратов», фрегаты «Надежда» и «Африка»… около полуночи подойти к турецкому флоту и в таком расстоянии, чтобы выстрелы могли быть действительны не только с нижнего дека, но и с верхнего…»
Турецкий флот представлял собой идеальный объект для атаки брандерами. Дело в том, что ширина Чесменской бухты у входа около 750 м, а длина ее не превышает 800 м. Турецкий флот стоял скученно в глубине бухты, и если вспомнить, что длина корабля была около 50—58 м, то можно себе представить, как плотно стояли турецкие корабли по ширине бухты.
Воспользовавшись полнолунием, русские корабли начали атаку в полночь с 15 на 16 июня. Первые полчаса вела огонь одна «Европа», но к часу ночи огонь открыли все русские корабли.
Где-то в половине второго ночи выстрелом из мортиры был подожжен первый турецкий корабль. С.К. Грейг писал: «В это время каркас, брошенный с бомбардирского корабля, упал в рубашку грот-марселя одного из турецких кораблей; так как грот-марсель был совершенно сух и сделан из бумажной парусины, то он мгновенно загорелся и распространил пожар по мачте и по такелажу; грот-стеньга скоро перегорела и упала на палубу, отчего весь корабль тотчас же был объят пламенем».