Вечером 23 июня русская эскадра вошла в Хиосский пролив, где стоял на якорях турецкий флот. Увидев силы неприятеля, растерявшийся Орлов поехал на «Святом Евстафии» к Спиридову с традиционным русским вопросом — «Что делать?». Адмирал предложил решительно атаковать противника тремя колоннами.
В первую колонну (авангардию под командованием Спиридова) вошли флагманский корабль «Св. Евстафий» (командир — капитан 1-го ранга Круз), корабль «Европа» (командир — капитан 1-го ранга Клокачев) и корабль «Трех Святителей» (командир — капитан 1-го ранга Зметевский). Около первой колонны должны были держаться фрегат «Св. Николай», бомбардирский корабль «Гром» и пакетбот «Почталион».
Во вторую колонну (кордебаталию под флагом главнокомандующего) вошли корабли «Три Иерарха» (командир — капитан-бригадир Грейг, он же фактический командующий кордебаталией), «Св. Иануарий» (командир — капитан 1-го ранга Борисов) и «Ростислав» (командир — капитан 1-го ранга Лупандин).
В третью колонну (арьергардию под командованием Эльфинстона) вошли корабли «Не тронь меня» (командир — капитан 1-го ранга Бешенцов), «Святослав» (командир — капитан 1-го ранга Роксбург) и «Саратов» (командир — капитан 2-го 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 «Св. 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 «Св. 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 «Св. 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 «Св. 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 «Св. Евстафия». Искры посыпались в открытую крюйт-камеру, и «Св. 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.