Ostfriesland đã có mặt trong hoạt động của hạm đội vốn đã đưa đến trận Jutland diễn ra vào ngày 31 tháng 5-1 tháng 6 năm 1916. Hạm đội Đức một lần nữa tìm cách thu hút và cô lập một bộ phận Hạm đội Grand để tiêu diệt chúng trước khi hạm đội chính của Anh có thể trả đũa. Trong chiến dịch, Ostfriesland là chiếc dẫn đầu của Đội 1 thuộc Hải đội Chiến trận 1 và là chiếc thứ chín trong hàng, ngay phía chiếc soái hạm của hạm đội Friedrich der Grosse và dẫn trước con tàu chị em Thüringen. Hải đội 1 nằm ở phần trung tâm của hàng chiến trận Đức, phía sau tám thiết giáp hạm lớp König và Kaiser thuộc Hải đội Chiến trận 3. Sáu thiết giáp hạm tiền-dreadnought cũ kỹ thuộc các đội 3 và 4 thuộc Hải đội Chiến trận 2 hình thành nên phía đuôi của đội hình. Ostfriesland treo cờ hiệu của Chuẩn Đô đốc (Vizeadmiral) Erhardt Schmidt, Tư lệnh hải đội và là cấp phó của Scheer trong suốt trận chiến.Ngay trước 16 giờ 00, các tàu chiến-tuần dương của Đội Tuần tiễu 1 đụng độ với Hải đội Tàu chiến-tuần dương 1 của Anh dưới quyền chỉ huy của Đô đốc David Beatty. Các bên đối địch bắt đầu một cuộc đấu pháo vốn đã đưa đến việc phá hủy tàu chiến-tuần dương Indefatigable không lâu sau 17 giờ 00, rồi đến lượt Queen Mary không đầy nữa giờ sau đó. Vào lúc này, các tàu chiến-tuần dương Đức di chuyển về phía Nam thu hút các tàu chiến Anh về phía lực lượng chủ lực của Hạm đội Biển khơi. Lúc 17 giờ 30 phút, thủy thủ trên chiếc thiết giáp hạm Đức dẫn đầu König nhìn thấy cả Đội Tuần tiễu 1 (Đức) lẫn Hải đội Tàu chiến-tuần dương 1 (Anh) đang đến gần. Các tàu chiến tuần dương Đức di chuyển bên mạn phải, trong khi các đối thủ Anh bên mạn trái. Lúc 17 giờ 45 phút, Scheer ra lệnh bẻ lái 2-point sang mạn trái đưa các con tàu của ông gần hơn với các tàu chiến-tuần dương Anh, và một phút sau đó lệnh nổ súng được đưa ra.Trong khi các thiết giáp hạm Đức dẫn đầu đối địch với hải đội tàu chiến-tuần dương Anh, Ostfriesland và mười thiết giáp hạm khác nổ súng vào Hải đội Tuần dương nhẹ 2 của Anh. Ostfriesland, Kaiser và Nassau cùng nổ súng nhắm vào tàu tuần dương Southampton, nhưng chỉ có Nassau bắn trúng đích một phát. Khoảng 15 phút sau, Ostfriesland chuyển hỏa lực sang Birmingham và Nottingham, nhưng cũng không thể bắn trúng đích. Không lâu sau 19 giờ 15 phút, thiết giáp hạm dreadnought Anh Warspite lọt vào tầm súng; Ostfriesland khai hỏa dàn pháo chính lúc 19 giờ 25 phút nhắm vào nó ở khoảng cách 10.800–15.000 yd (9.900–13.700 m). Ostfriesland được cho là đã bắn trúng mục tiêu trong loạt đạn pháo thứ ba và thứ tư; Warspite bị bắn trúng tổng cộng 13 phát đạn pháo hạng nặng vào giai đoạn này.Lúc 20 giờ 15 phút, hàng chiến trận Đức đối mặt lần thứ hai với toàn bộ Hạm đội Grand được dàn ra. Đến 20 giờ 17 phút, Đô đốc Scheer ra lệnh "đổi hướng chiến trận" (Gefechtskehrtwendung) quay đầu 180 độ để tách khỏi hạm đội Anh, dưới sự che chở của một đợt tấn công của đội tuàu chiến-tuần dương và tàu phóng lôi. Nhằm thúc đẩy việc cơ động, Schmidt ra lệnh cho Ostfriesland bẻ lái ngay mà không chờ chiếc Thüringen ngay phía sau nó; điều này đã gây một số khó khăn cho các con tàu thuộc Hải đội 3 phía trước, cho dù các con tàu nhanh chóng quay trở lại vị trí của chúng. Vào khoảng 23 giờ 30 phút, hạm đội Đức tái tổ chức thành đội hình di chuyển ban đêm. Ostfriesland là chiếc thứ tám trong đội hình, bố trí về phía trước hàng 24 tàu chiến. Một giờ sau, những chiếc dẫn đầu hàng chiến trận Đức đụng độ với lực lượng hạng nhẹ của Anh, và một cuộc đấu pháo ác liệt ở tầm gần đã diễn ra. Vào khoảng 01 giờ 10 phút, tàu tuần dương bọc thép Black Prince lọt vào giữa hàng chiến trận Đức. Thüringen chiếu sáng nó bằng đèn pha và nả những loạt đạn pháo 30,5 cm ngắm thẳng trực tiếp. Ostfriesland tham gia bằng các khẩu pháo 15 cm, và Kaiser bằng cả pháo 30,5 cm và 15 cm. Chỉ trong vòng chưa đầy một phút, hai vụ nổ dữ dội xé toang chiếc tàu tuần dương làm hai phần, làm thiệt mạng toàn bộ thủy thủ đoàn 857 người.Bất chấp sự ác liệt của trận chiến đêm, Hạm đội Biển khơi băng qua được đội hình tàu khu trục Anh và đến được Horns Reef lúc 4 giờ 00 ngày 1 tháng 6. Tuy nhiên lúc 06 giờ 20 phút, Ostfriesland trhung phải một quả thủy lôi bên mạn phải. Con tàu tách ra khỏi hàng, do vụ nổ thoạt tiên được cho là bởi một ngư lôi phóng từ tàu ngầm. Ostfriesland rớt lại phía sau hạm đội, di chuyển với tốc độ chậm, được hộ tống bởi các tàu khu trục V3, V5, và trong một chốc bởi G11. Đến 10 giờ 40 phút, chiếc thiết giáp hạm tăng tốc độ lên 15 kn (28 km/h; 17 mph). Lực lượng chống tàu ngầm cho nó sau đó được tăng cường thêm một thủy phi cơ, vốn phát hiện ra cái mà nó tin là một tàu ngầm Anh lúc 12 giờ 20 phút. Ostfriesland quay mũi, khiến vách ngăn chống ngư lôi, vốn đã bị hư hại nhẹ do vụ nổ, bị bong ra. Nước ngập thêm khiến con tàu nghiêng 4,75 độ sang mạn phải, buộc Ostfriesland lại phải giảm tốc độ. Nó yêu cầu sự trợ giúp của một tàu bơm lúc 14 giờ 20 phút, nhưng đến 14 giờ 45 phút việc ngập nước được kiểm soát, và con tàu băng ngang hải đăng Outer Jade. Nó có khả năng tăng tốc dần dần lên 10 kn (19 km/h; 12 mph), và đến 18 giờ 15 đã về đến cảng Wilhelmshaven. Quả thủy lôi đã xé toang một lỗ hổng 40 ft × 16 ft (12,2 m × 4,9 m), khiến con tàu bị ngập 500 t (490 tấn Anh; 550 tấn thiếu) nước; và còn ngập thêm sau khi vách ngăn chống ngư lôi bị hư hại lúc 12 giờ 20 phút. Ostfriesland vào ụ tàu tại Wilhelmshaven để sửa chữa, vốn kéo dài cho đến ngày 26 tháng 7. Trong quá trình trận chiến, Ostfriesland đã bắn 111 phát đạn pháo 30,5 cm, 101 quả đạn 15 cm và một quả đạn 8,8 cm duy nhất. Hư hại duy nhất mà nó gánh chịu là bởi quả thủy lôi nó trúng phải vào sáng ngày 1 tháng 6, làm một người thiệt mạng và mười người bị thương.