Планът не сработва, гръцкият адмирал не изпраща след турския крайцер най-силния си кораб, което води до сражение на главните сили на флотовете, известно като битката при остров Лемнос (1913). Адмирал Кундуриотис следва тактиката от предишното сражение. Използвайки предимството си в скоростта, той заобикаля турската ескадра и се сближава на 4,5 km с нея. Точната стрелба на гърците нанася сериозни поражения на големите турски кораби. На „Хайредин Барбароса“ е взривена централната кула на главния калибър, а още една е изведена от строя. На еднотипния „Торгут Рейс“ също е повредена една от кулите. И на двата кораба избухват пожари.