Для атаки турецкого флота был выделен отряд в составе четырех линейных кораблей — «Ростислав», «Не Тронь Меня», «Европа» и «Саратов», двух фрегатов «Надежда» (капитан-лейтенант П.А. Степанов) и «Африка» (капитан-лейтенант М. Клеопин) и бомбардирского корабля «Гром».
Командиром отряда был назначен бригадир С.К. Грейг, который поднял брейд-вымпел на «Ростиславе». В приказе главнокомандующего, отданном по этому случаю, сказано: «Наше дело должно быть решительное, чтоб оной флот победить и разорить, не продолжая времени, без чего здесь, в Архипелаге, не можем мы иметь к дальним победам свободные руки».
Ширина Чесменской бухты — около 750 метров, а длина ее не превышает 800 метров. Турецкий флот стоял скученно в глубине бухты, и если учесть, что средняя длина корабля была около 54 метров, то можно представить, как плотно стояли турецкие корабли по ширине бухты. На берегу бухты находились турецкие батареи. Турецкий флот представлял собой идеальный объект для атаки брандерами, и решение русского командования вполне отвечало как обстановке, так и задаче.
По диспозиции, данной С.К. Грейгом, линейные корабли «Европа», «Ростислав» и «Саратов» должны были войти в бухту и встать на якорь возможно ближе к неприятелю. «Не Тронь Меня» должен был расположиться мористее, чтобы при необходимости оказать им помощь. Фрегат «Надежда» должен был действовать по северной батарее турок, фрегат «Африка» — по южной. «Гром» должен был занять позицию мористее кораблей.
Ф. Гаккерт. Чесменское сражение
В 23.00 на «Ростиславе» подняли три фонаря — сигнал к атаке. Первым должен был идти фрегат «Надежда», но он задержался. Тогда Г.А. Спиридов с «Трех Иерархов» приказал Ф.А. Клокачеву немедленно сниматься, не дожидаясь других судов.
В 23.30 корабль «Европа» первым снялся с якоря и согласно приказу занял место в непосредственной близости от турецких кораблей. В 0.30 26 июня он завязал бой со всем турецким флотом, открыв огонь ядрами и брандскугелями, и около получаса на него одного направлены были неприятельские выстрелы, до тех пор пока не вступили в дело и другие суда отряда.
К часу ночи прибыл на назначенное по диспозиции место «Ростислав». За ним шли изготовленные брандеры. Вслед за «Европой» и «Ростиславом» приходили и занимали свои места другие корабли и фрегаты.
В начале второго часа удачно выпущенным с бомбардирского корабля «Гром» зажигательным снарядом был вызван пожар на одном из турецких кораблей, стоявшем в центре бухты, огонь с которого перекинулся на ближайшие подветренные корабли. На нашем флоте раздалось победное «ура».
В это время по сигналу с «Ростислава» в атаку пошли брандеры. С началом атаки брандеров русские корабли прекратили огонь. Из четырех брандеров один (капитан-лейтенанта Т. Макензи), не дойдя до неприятельской линии, стал на мель, другой (капитан-лейтенант Р.К. Дугдаль) был взят на абордаж турецкими галерами, третий (мичман князь В.А. Гагарин) свалился с уже горевшим кораблем. Командир же четвертого брандера, лейтенант Д.С. Ильин, не только сцепился с большим турецким 84-пушечным кораблем, но когда зажег свой брандер, то, отойдя на шлюпке, еще посмотрел, каково будет его действие. Громадный турецкий корабль с грохотом взлетел на воздух, горящие обломки посыпались на соседние корабли и они также загорались. Убедившись, что он сделал свое дело, Д.С. Ильин на шлюпке вернулся на «Трех Иерархов».
Н. Нарбеков. Чесменское сражение. Подвиг лейтенанта Ильина
С окончанием атаки брандеров русские корабли, обеспечивающие их атаку, вновь открыли огонь по противнику. В конце второго часа два линейных турецких корабля взлетели на воздух. В 2.30 еще три турецких корабля прекратили свое существование. К 3 часам бой прекратился; наши суда, осыпаемые искрами, спешили оттягиваться от горевших кораблей и выводить турецкие суда, не охваченные огнем, спасая оставшихся живых неприятелей. К этому времени в бухте полыхало свыше 40 судов, представляя собой море огня. С 4 часов до 5.30 взорвались еще шесть линейных кораблей. В 7-м часу раздался оглушительный взрыв, по силе превосходивший все то, что было до сих пор — это одновременно взорвались еще четыре корабля.