בשעה 6:00, כעשר דקות לאחר תחילת הקרב, ירתה "ביסמרק" את המטח החמישי שלה אל אה"מ "הוד" מטווח של כ-15 קילומטר. "הוד" נפגעה מפגז אחד לפחות באמצעיתה. סילון עצום של אש עלה ממנה, ולאחריו אירע פיצוץ גדול, שבעקבותיו נבקעה האונייה הענקית לשניים. תוך שלוש דקות טבעו שני חלקיה. רק שלושה מ-1,415 אנשי צוותה שרדו, וחולצו כשעתיים לאחר מכן בידי משחתת בריטית. האדמירליות הבריטית הגיעה למסקנה לאחר הקרב ש"הוד" נפגעה במחסן התחמושת שלה. אה"מ "פרינס אוף ויילס" נאלצה לפנות לכיוון האוניות הגרמניות כדי שלא להיפגע משרידיה של הוד, ונפגעה שוב מתותחיהן. בשל פגיעות אלה, ותקלות מכניות שעדיין לא נפתרו (האונייה הבריטית הייתה עדיין בשלבי הרצה, ולא הייתה מוכנה לגמרי לפעילות), יצאו כמעט כל תותחיה מכלל פעולה. לכן פנתה אה"מ "פרינס אוף ויילס" וניתקה מגע, תוך שהיא יוצרת מסך עשן כבד כדי לחפות על נסיגתה. מפקד "ביסמרק" רצה להמשיך אחרי אה"מ "פרינס אוף ויילס" ולהטביע אותה, אך האדמירל ליטיינס דחה את הרעיון; מטרתה של השייטת הגרמנית הייתה לפגוע באוניות הסוחר של בעלות הברית ולא להתעמת עם אוניות הקרב הבריטיות. הקרב נמשך פחות מעשרים דקות, ובמהלכו הצליחו הגרמנים להטביע סיירת מערכה אחת ולהניס אוניית מערכה שנייה – הישג חסר תקדים.
המרדף.
למרות שמחת הניצחון על סיפונה של "ביסמרק", היא לא הייתה במצב בטוח. "ביסמרק" נפגעה מפגזי האוניות הבריטיות שלוש פעמים: פגז אחד הרס את אחת מסירות ההצלה, פגע במעוט שעל הסיפון, ונפל לים; פגז שני פגע במרכז הספינה, חדר אליה מתחת לחגורת השריון, הרס את אחד מהגנרטורים, והשבית את אחד מחדרי הדוודים. הפגיעה השלישית, החמורה ביותר, הייתה בצד השמאלי של החרטום. הפגז חדר בגובה פני הים לשני מכלי דלק, ויצא מצידו השני של החרטום מבלי שהתפוצץ. חלק מהדלק דלף מהמכלים החוצה, ומי ים חדרו למכלים וזיהמו אותם. מעבר לכך, נפגעה מערכת היניקה, ובשל כך לא ניתן היה להעביר עוד כאלף טון של דלק למנועים. המים שחדרו לאונייה גרמו לשקיעת החרטום בשתיים עד שלוש מעלות, דבר שהביא גם לנטייה שמאלה של תשע מעלות, וליציאתו של המדחף הימני מהמים. מפקד האונייה, לינדמן, הורה על הצפת מכלים בצד הנגדי של האונייה כדי לאזן את הנטייה, והמהירות המקסימלית ירדה ל-28 קשרים. נעשו תיקונים שונים כדי לנסות ולמנוע חדירת מים, ולאחר עבודה של צוללנים בתוך המכלים המוצפים, הצליח הצוות לשאוב חלק מהמים החוצה והחרטום החל לעלות מחדש.
למרות התיקונים היה ברור לאדמירל ליטיינס ולמטהו שבמצבה של האונייה – ללא אחד מחדרי הדוודים, במהירות מופחתת, הצפה של כמה מדורים, אובדן דלק ושובל של דלק שנמשך למרחק רב מאחורי האונייה – לא ניתן יהיה לבצע את משימתה המקורית של האונייה ללא תיקונים משמעותיים במבדוק. הייתה אפשרות לחזור לנורווגיה, אך לצורך כך היה על האוניות לחצות שוב את מצר דנמרק או לעבור בין איסלנד לאיי פארו כאשר הצי הבריטי כולו בכוננות עליונה. האדמירל ליטיינס החליט שעדיף להפנות את האונייה לסן-נאזר שבצרפת, כדי להכניס אותה למבדוק הגדול שהיה שם. למרות המרחק הגדול יותר לשם היה בכך יתרון, שכן האונייה הייתה יכולה לחמוק בשטחי האוקיינוס העצומים. יתרון נוסף היה שעם סיום התיקונים בצרפת תהיה "ביסמרק" מוצבת קרוב לנתיבי השיט באוקיינוס, ותוכל לחזור במהירות למשימתה.
הסיירות הבריטיות, יחד עם "פרינס אוף ויילס", המשיכו לעקוב אחרי "ביסמרק" ו"פרינץ אויגן" שנעו דרומה. ליטיינס החליט לשחרר את הסיירת לפעולה עצמאית, כדי שלפחות אונייה זו תשיג הישג כלשהו נגד השיירות במשימה זו. הוא המתין עד שהאוניות נכנסו לערפל, ואז פנה באופן פתאומי צפונה ופתח באש על האוניות הבריטיות. הבריטים התפזרו כדי שלא להיפגע, ו"פרינץ אויגן" חמקה בחסות האש.
הטבעתה של אה"מ "הוד" זעזעה את הצי הבריטי, והייתה מהלומה מורלית קשה למדינה כולה. ראש הממשלה הבריטי הורה: "הטביעו את הביסמרק!" (). המטרה כעת הייתה לא ניטרול האיום הגדול על השיירות, אלא גם נקמה והחזרת תחושת הביטחון הלאומי. כל כלי השיט הגדולים שהיו באזור בריטניה - אוניות מערכה, סיירות כבדות, משחתות ונושאות מטוסים - הופנו למרדף אחרי "ביסמרק". גם אוניות מאזור גיברלטר ואוניות מלחמה שליוו שיירות הופנו למרדף. התקפה אווירית ראשונה על האונייה הגרמנית נערכה עוד באותו ערב (24 במאי) על ידי מפציצי טורפדו מסוג פיירי סורדפיש שהוזנקו מנושאת המטוסים אה"מ ויקטוריוס (Victorious). רק טורפדו אחד פגע ב"ביסמרק", אך לא הסב נזק ישיר (אם כי איש צוות אחד נהרג). ואולם נזק עקיף נגרם בשל הזעזועים הכבדים שעברו על האונייה - ירי התותחים, תנועות ההתחמקות החדות, והזעזוע מפגיעת הטורפדו - גרמו להתפרקות חלקית של התיקונים שבוצעו בחרטום. שוב חדרו מים לחרטום, האונייה חזרה לנטייתה הקודמת, והיה צורך להוריד שוב את מהירותה ל-16 קשר.
למרבה דאגתם של מפקדי הצי הבריטי, הצליחה "ביסמרק" לחמוק מהאוניות שעקבו אחריה עוד באותו לילה. ב-25 במאי לפנות בוקר עברו האוניות הבריטיות לשיט בזיגזג מחשש לתקיפת צוללות; "ביסמרק" ניצלה את ניתוק המגע הזמני של הבריטים והצליחה לחמוק, ובמשך 31.5 שעות לא ידעו הבריטים היכן נמצאת האונייה הגרמנית.
יחד עם זאת, הגרמנים לא הבינו שהצליחו לחמוק מהמעקב הבריטי. מכשירי גילוי המכ"ם שעל הביסמרק זיהו שידורי מכ"ם עוינים באזור, והסיקו בטעות שהבריטים עדיין עוקבים אחריהם באמצעות מכ"ם, אך הם לא הבינו שההחזרים חלשים מדי מכדי שיפוענחו על ידי המכשירים הבריטיים. ב-25 במאי בשעות הבוקר, שידר אדמירל ליטיינס שדר ארוך, בן למעלה מחצי שעה, למפקדה הגרמנית. הוא סבר שהבריטים יודעים ממילא על מיקומו, ולכן אין מניעה לשידור. הבריטים יירטו את השידור ופיענחו אותו, אך בשל טעות בחישוב מיקומה של "ביסמרק" נשלחו אוניות בטעות לאזור צפוני מדי. היה זה יום הולדתו של האדמירל ליטיינס, וצוות האונייה, מפקד הצי רֶדֶר ואף היטלר עצמו, בירכו אותו.
רק למחרת בבוקר, 26 במאי, הצליחו הבריטים לאתר את האונייה. ספינה מעופפת מדגם קטלינה של פיקוד החופים הבריטי (Coastal Command), שהמריאה מצפון אירלנד הצליחה לאתר את האונייה הגרמנית, על ידי מעקב אחר פס הדלק שהותירה מאחוריה. "ביסמרק" התגלתה במרחק של כ-300 קילומטרים ממזרח לאירלנד בתנועה מזרחה. זמן קצר לאחר מכן התגלתה "ביסמרק" גם על ידי הסיירת הבריטית הקלה אה"מ שפילד. רוב אוניות השטח הבריטיות היו ממערב ל"ביסמרק"; התקווה הבריטית הייתה תלויה כעת בכוח H, השייטת שהייתה בדרכה מגיברלטר, ובמרכזה נושאת המטוסים אה"מ ארק רויאל (Ark Royal) וסיירת המערכה אה"מ רינואון (Renown). הכוח היה כבר מדרום-מזרח ל"ביסמרק", והתקרב אליה.
הקרב האחרון של ביסמרק.
ב-26 במאי 1941 בצהריים יצא גל מטוסים ראשון מנושאת המטוסים אה"מ "ארק רויאל" לתקיפת "ביסמרק". אולם מטוסי ה"פיירי סורדפיש" טעו בזיהויה, ותקפו את הסיירת הקלה שפילד. טילי הטורפדו לא התפוצצו, משום שהמרעומים שבהם חומשו היו מגנטיים, ולא פעלו. בשעות הערב המריא גל תקיפה נוסף של חמישה עשר מטוסי "סורדפיש" לעבר "ביסמרק". הפעם תקפו המטוסים את מטרתם, וטילי הטורפדו היו מצוידים במרעומי מגע. שניים או שלושה טילי טורפדו פגעו באונייה, ואחד מהם הסב לה את הנזק הגורלי: הטורפדו פגע בהגה הכיוון שלה, וגרם לה לאובדן יכולת התמרון. מהירותה ירדה לשבעה קשרים, והיא נעה למעשה במעגל גדול, ללא יכולת לשלוט בכיוון שיוטה. אוניית המערכה הגדולה והמשוכללת בעולם הפכה למטרה נייחת, בשל פגיעה יחידה של מטוס דו כנפי מיושן.
צוות "ביסמרק" ניסה להתגבר על התקלה, והצליח לשחרר במידה מסוימת את הגה הכיוון, אך מסלולה של האונייה נותר מפותל ובלתי נשלט. ניסיונות להוריד צוללנים כדי לתקן את התקלה לא הועילו, בשל הים הסוער. במשך הלילה תקפו משחתות בריטיות את האונייה הגרמנית ללא הרף. הן לא הצליחו לפגוע בה, אך ההתקפות הבלתי פוסקות התישו את הצוות הגרמני וערערו את ביטחונו. בשעה 23:58 שלח אדמירל ליטיינס את הודעתו האחרונה לפיקוד הגרמני:
היטלר השיב בשעה 1:53:
בבוקר 27 במאי הגיעו אוניות השטח הבריטיות אל האזור שבו הייתה "ביסמרק". אוניות המערכה אה"מ המלך ג'ורג' החמישי ואה"מ רודני, עם הסיירות הכבדות אה"מ נורפוק, אה"מ דורסטשייר ואה"מ "שפילד". בשעה 8:47 בבוקר הורה אדמירל טובי לאוניותיו לפתוח באש על "ביסמרק". האוניות הבריטיות ירו מטח אחר מטח, תוך שהן מצמצמות את הטווח אל האונייה הגרמנית המשותקת. בתוך זמן קצר יצאו תותחיה של "ביסמרק" מכלל פעולה, ומרבית קציניה הבכירים נהרגו לאחר שגשר הפיקוד נפגע בפגיעה ישירה. חמש אוניות הקרב הבריטיות המטירו על הביסמרק 2,876 פגזים, בהם פגזי "16 מאה"מ "רודני" ופגזי "14 מאה"מ "המלך ג'ורג' החמישי". ואולם למרות ההרעשה הכבדה, המשיכה "ביסמרק" לצוף. לאוניות המערכה הבריטיות לא היה דלק רב וגם תחמושת חסרה להם. כשעה וחצי לאחר תחילת הקרב, כאשר היה ברור ש"ביסמרק" לא תצליח לחזור לנמל, הן פנו חזרה לבריטניה. אז ירתה הסיירת הכבדה אה"מ "דורסטשייר" כמה טורפדו על האונייה הגרמנית. "ביסמרק" התהפכה וטבעה ב-10:39 בבוקר, 27 במאי 1941. מתוך כ-2,200 מלחים וקצינים שהיו על סיפונה, שרדו כ-800, אך האוניות הבריטיות משו מן המים רק 110 איש לפני שעזבו את המקום מחשש לתקיפת צוללות. מאוחר יותר משתה אונייה גרמנית חמישה ניצולים נוספים.
מיד לאחר הקרב.
היחס הבריטי.
אדמירל ג'ון טובי (Tovey), מפקד צי הבית הבריטי, שהיה אחראי לאיתורה ולהטבעתה של "ביסמרק", כתב בזיכרונותיו: . האדמירל רצה להציג את רגשותיו בגלוי, אך הוזהר על ידי האדמירליות ש
תפקוד הלופטוופה.