Bismarck (thiết giáp hạm Đức)
Lịch sử hoạt động > Bị đánh chìm

Bài chi tiết: Trận chiến cuối cùng của thiết giáp hạm Bismarck
Với bánh lái mạn trái không thể vận hành, Bismarck giờ đây di chuyển trên một vòng tròn rộng, không thể thoát khỏi lực lượng của Tovey. Mặc dù việc thiếu hụt nhiên liệu làm giảm số tàu chiến sẵn có của phía Anh, vẫn còn lại hai thiết giáp hạm King George V và Rodney cùng hai tàu tuần dương hạng nặng Dorsetshire và Norfolk. Lütjens đánh điện cho Bộ Tổng tư lệnh lúc 21 giờ 40 phút ngày: "Tàu không thể điều khiển. Chúng tôi sẽ chiến đấu đến quả đạn pháo cuối cùng. Quốc trưởng muôn năm." Tinh thần của thủy thủ đoàn ngày một suy sụp, nhất là khi các bức điện từ bộ chỉ huy đến được con tàu. Dự định để động viên tinh thần, bức điện chỉ nhấn mạnh đến hoàn cảnh tuyệt vọng mà thủy thủ đoàn phải chịu đựng. Trong bóng đêm, Bismarck đã bắn vào Sheffield trong một lúc ngắn, nhưng chiếc tàu tuần dương nhanh chóng lẩn đi, Sheffield không trông thấy đối thủ do tầm nhìn kém. Giờ đây nhiệm vụ tiếp tục theo dõi Bismarck được giao cho Đội tàu khu trục dưới quyền Đại tá Philip Vian, bao gồm năm tàu khu trục lớp Tribal: Cossack, Sikh, Maori và Zulu cùng chiếc tàu khu trục Ba Lan Piorun.
Các con tàu đã đụng độ với Bismarck lúc 22 giờ 38 phút, chiếc thiết giáp hạm nhanh chóng đối đầu với chúng bằng dàn pháo chính. Sau ba loạt đạn pháo, nó vây phủ chung quanh tàu khu trục Ba Lan Piorun, chiếc tàu khu trục tiếp tục rút ngắn khoảng cho đến khi một quả đạn pháo suýt trúng ở cự ly khoảng 12.000 m (39.000 ft) đã buộc nó phải quay mũi. Suốt đêm và cho đến rạng sáng, các tàu khu trục của Vian liên tục quấy phá Bismarck, chiếu sáng nó bằng đạn pháo sáng và bắn hàng tá ngư lôi, không có quả nào trúng đích. Từ 05 giờ 00 đến 06 giờ 00, thủy thủ của Bismarck tìm cách phóng lên một trong những thủy phi cơ Arado 196 của nó để mang đi nhật ký hải trình của con tàu cùng những thước phim quay lại cuộc đối đầu với Hood và những tài liệu quan trọng khác. Tuy nhiên, quả đạn pháo thứ ba bắn trúng từ Prince of Wales đã làm hỏng ống dẫn hơi nước đến máy phóng khiến nó không thể hoạt động. Không thể phóng đi, chiếc thủy phi cơ đã bị đẩy qua mạn để ném xuống biển sau khi đục thủng các phao nổi nhằm đảm bảo nó sẽ bị chìm.
Lúc bình minh ngày 27 tháng 5, King George V dẫn đầu cuộc tấn công, Rodney tiếp nối phía sau đuôi bên mạn trái. Tovey dự định hướng thẳng đến Bismarck cho đến khoảng cách 8 nmi (15 km; 9,2 mi), rồi sẽ quay mũi về phía Nam đưa các con tàu của ông song song với mục tiêu. Đến 08 giờ 43 phút, trinh sát viên trên chiếc King George V nhìn thấy đối phương ở khoảng cách 23.000 m (25.000 yd). Bốn phút sau, hai tháp pháo phía trước của Rodney với tổng cộng sáu khẩu pháo 16 in (406 mm) bắt đầu khai hỏa, tiếp nối bởi các khẩu pháo 14 in (356 mm) của King George V. Bismarck bắn trả lúc 08 giờ 50 phút bằng các khẩu pháo trước mũi; với loạt đạn pháo thứ hai, nó vây phủ đạn pháo chung quanh Rodney.
Khi khoảng cách được rút ngắn, dàn pháo hạng hai của các con tàu tham gia trận chiến. Norfolk và Dorsetshire cũng tiếp cận và tham gia bằng các khẩu pháo 8 in (203 mm) của chúng. Lúc 09 giờ 02 phút, một quả đạn pháo 16 inch của Rodney đánh trúng Bismarck tại cấu trúc thượng tầng phía trước, giết chết hàng trăm người và làm hư hại nặng hai tháp pháo phía trước. Căn cứ theo những người sống sót, loạt đạn pháo này có thể đã giết chết cả Lindemann và Lütjens cùng toàn bộ ban tham mưu trên cầu tàu. Tháp pháo phía trước hầu như không còn hiệu quả hoạt động, cho dù nó còn xoay xở bắn được loạt pháo cuối cùng lúc 09 giờ 27 phút. Một trong những quả đạn pháo của Bismarck đã nổ cách mũi chiếc Rodney 20 ft (6,1 m), khiến cho ống phóng ngư lôi bên mạn phải không thể hoạt động, khoảng cách gần nhất mà Bismarck tiếp cận đối thủ trong trận này. Trạm điều khiển hỏa lực chính nhanh chóng bị tiêu diệt. Trung úy von Müllenheim tại trạm điều khiển phía đuôi nắm quyền chỉ huy các tháp pháo phía đuôi. Ông chỉ huy bắn được ba loạt đạn pháo trước khi một quả pháo phá hủy bộ điều khiển hỏa lực, làm hỏng mọi thiết bị. von Müllenheim ra lệnh cho các tháp pháo còn hoạt động bắn độc lập, nhưng đến 09 giờ 31 phút, tất cả bốn tháp pháo chính đều bị loại khỏi vòng chiến.
Đến 10 giờ 00, hai thiết giáp hạm của Tovey đã bắn trên 700 quả đạn pháo hạng nặng, nhiều quả bắn ở cự ly rất gần. Bismarck trở thành một xác tàu, bốc cháy suốt từ mũi đến đuôi. Nó bị nghiêng sang mạn trái và chúi thấp về phía đuôi. Rodney tiến đến gần ở khoảng cách 2.700 m (3.000 yd), ngắm bắn trực xạ vào nó. Tovey không thể ngừng bắn cho đến khi phía Đức hạ cờ hiệu chiến đấu hoặc cho đến khi rõ ràng là đối phương đã bỏ tàu. Rodney bắn hai quả ngư lôi từ ống phóng bên mạn trái và cho rằng đã trúng đích một quả; một sự kiện mà theo lời tác giả Ludovic Kennedy: "nếu có thật, đây là lần duy nhất trong lịch sử một thiết giáp hạm phóng trúng ngư lôi vào một chiếc khác." Hạm phó của Bismarck Hans Oels ra lệnh cho thủy thủ các hầm tàu bên dưới bỏ tàu, cho nhân sự các phòng động cơ mở các ngăn kín nước và chuẩn bị các khối thuốc nổ đánh đắm tàu. Oels đã chạy suốt con tàu ra lệnh cho thủy thủ rời vị trí. Sau khi trở lên sàn tàu, một vụ nổ lớn đã giết chết ông cùng hàng trăm người khác.
Vào khoảng 10 giờ 20 phút, Tovey ra lệnh cho Dorsetshire tiếp cận và phóng ngư lôi vào con tàu Đức. Chiếc tàu tuần dương phóng hai quả ngư lôi vào mạn phải của Bismarck, trong đó một quả đã trúng đích, rồi nó vòng qua mạn trái phóng tiếp một quả khác cũng trúng đích. Khoảng 10 giờ 35 phút, độ nghiêng của Bismarck gia tăng đáng kể; nó lật úp và chìm với đuôi chìm trước, biến mất khỏi mặt biển lúc 10 giờ 40 phút. Hàng trăm người sống sót còn lại trên mặt nước; Dorsetshire và tàu khu trục Maori tiến đến gần và thả dây thừng để kéo những người sống sót lên tàu. Tuy nhiên, lúc 11 giờ 40 phút, hạm trưởng của Dorsetshire ra lệnh ngưng mọi nỗ lực cứu vớt sau khi trinh sát viên báo cáo nhìn thấy cái mà họ nghĩ là tàu ngầm U-boat. Dorsetshire đã vớt được 85 người còn Maori được 25 người vào lúc chúng rời khỏi hiện trường. Một tàu ngầm U-boat sau đó tìm kiếm những người còn lại và cứu được ba người, trong khi một tàu đánh cá Đức cứu được thêm hai người nữa. Một trong số thủy thủ Đức được phía Anh vớt chết vào ngày hôm sau do vết thương quá nặng. Trong tổng số thủy thủ đoàn hơn 2.200 người, chỉ có 114 người sống sót.
Bismarck được nêu lên ba lần trong Thông báo Chiến sự (Wehrmachtbericht) phát thanh trong và sau khi Chiến dịch Rheinübung diễn ra. Lần đầu tiên liên quan đến Trận chiến eo biển Đan Mạch; lần thứ hai là một thông báo ngắn về việc nó bị phá hủy, và lần thứ ba là một sự phóng đại rằng Bismarck đánh chìm một tàu khu trục và bắn rơi năm máy bay Anh vốn không xảy ra. Vào năm 1959, C. S. Forester xuất bản tiểu thuyết Last Nine Days of the Bismarck (Chín ngày cuối cùng của Bismarck). Chuyển sách được chuyển thể thành bộ phim Sink the Bismarck! (Đánh chìm Bismarck!), được phát hành một năm sau đó. Để làm tăng kịch tính, bộ phim trình bày việc Bismarck đánh chìm một tàu khu trục Anh và bắn rơi hai máy bay, những việc không thực sự xảy ra. Cùng năm đó, Johnny Horton công bố bài hát Sink the Bismarck.