Trận chiến cuối cùng của thiết giáp hạm Bismarck
Diễn biến > Giai đoạn 3: Bismarck bị đánh chìm

Khi các tàu chiến Anh đang dần áp sát vị trí của Bismarck, Đô đốc Tovey đưa ra chỉ thị cho trận chiến sắp tới. Đầu tiên, ông cho tàu chiến-tuần dương Renown án ngữ xung quanh Bismarck trong phạm vi 17 dặm, không cho phép con tàu tham chiến vì Tovey không muốn mạo hiểm để lặp lại thảm họa như đối với chiếc Hood. Tovey cho thiết giáp hạm Rodney tiến cận ở khoảng cách 14 km càng nhanh càng tốt, có quyền tự do di chuyển nhưng phải phối hợp với thiết giáp hạm King George V. Bình minh ngày 27 tháng 5, trời xám xịt, tầm nhìn kém, biển động mạnh và gió thổi từ hướng tây bắc. Do đó, Tovey đã hoãn cuộc tấn công vào bình minh đến khi thời tiết đẹp hơn và cho hạm đội vòng về hướng tây bắc để thiết lập đội hình tấn công. Tuần dương hạm Norfolk là con tàu đầu tiên phát hiện ra Bismarck vào sáng ngày 27 tháng 5. Ban đầu do tầm nhìn kém, nên Norfolk đã không xác định được con tàu và đã cho nháy đèn tín hiệu liên tục tới khi nhận ra đó là Bismarck. Norfolk nhanh chóng vòng lại để liên lạc với hạm đội của Đô đốc Tovey.
Lúc 08:43, hoa tiêu trên thiết giáp hạm King George V phát hiện ra Bismarck cách đó 23 km; Rodney nổ súng đầu tiên lúc 08:47, theo sau bởi các khẩu pháo của King George V. Do bị hỏng hệ thống lái, nên các khẩu pháo của Bismarck không thể bắn hiệu quả do con tàu di chuyển một cách bất ổn định, và bị phức tạp hơn bởi điều kiện thời tiết xấu. Dù vậy, lúc 08:50, Bismarck phản pháo tàu chiến Anh bằng hai tháp pháo Anton và Bruno. Đến 09:02, Bismarck trúng một loạt đạn pháo 406 mm của Rodney vào đài chỉ huy và tháp dẫn bắn của nó, làm thiệt mạng phần lớn các sĩ quan cao cấp của tàu, đồng thời hai tháp pháo Anton và Bruno cũng bị vô hiệu hóa bởi bởi loạt đạn này. Nửa tiếng sau, hai tháp pháo 380 mm còn lại của Bismarck (Caesar và Dora) cũng bị phá hủy. Norfolk và Dorsetshire thu hẹp khoảng cách và nã pháp 203 mm vào Bismarck. Vào khoảng 09:10, Norfolk bắn bốn quả ngư lôi và Rodney bắn sáu quả ở khoảng cách 10 km về Bismarck, nhưng không được xác nhận bắn trúng.
Vào 09:31, với việc Bismarck không còn khả năng chiến đấu, Trung tá Hans Oels, sĩ quan cấp cao nhất của Bismarck còn sống sót, đã cho ngừng toàn bộ hoạt động kiểm soát thiệt hại, mở toàn bộ cửa kín nước để tổ vận hành ở khoang máy chuẩn bị đặt thuốc nổ phá hủy tàu, và ra lệnh bỏ tàu. Oels chạy dọc con tàu để truyền lại mệnh lệnh trên tới những người mà ông gặp, tới khi một viên đạn 356 mm từ King George V bắn trúng phòng ăn phía sau của Bismarck vào lúc 10:00, cướp đi sinh mạng của Oels cùng hơn trăm thủy thủ khác đang tập trung ở đó. Đại úy Gerhard Junack, sĩ quan cấp cao nhất của tổ vận hành động cơ còn sống sót, đã cho cài dây cháy chín phút vào khối thuốc nổ trong phòng động cơ. Do hệ thống liên lạc của Bismarck đã bị sập nên Junack phải cử một người đưa tin chạy lên đài chỉ huy xác nhận lệnh châm dây cháy cho thuốc nổ. Không thấy người đưa tin quay trở lại, Junack đã châm cháy dây và ra lệnh cho đội kỹ thuật của ông rời tàu.
Cũng trong khoảng thời gian trên, Rodney bắt đầu áp sát ở khoảng cách 2,7 km để bắn phá hệ thống thượng tầng của Bismarck. King George V vẫn duy trì ở khoảng cách xa để giúp các viên đạn của tàu có góc rơi và xuyên tốt hơn. Lúc 10:05, Rodney bắn bốn quả ngư lôi về phía Bismarck, tuyên bố một quả bắn trúng đích.
Khoảng 10:15, Rodney và King George V ngừng bắn, và Bismarck, lúc này đã bị vô hiệu hóa hoàn toàn, nghiêng 20° về bên trái, chìm trong biển lửa. Dù các tàu chiến Anh đang rơi vào tình trạng thiếu nhiên liệu trầm trọng, nhưng Bismarck vẫn chưa chìm. Vào khoảng 10 giờ 20 phút, Tovey ra lệnh cho Dorsetshire tiếp cận và phóng ngư lôi vào con tàu Đức, trong khi  King George V và Rodney dần rút khỏi khu vực giao chiến. Chiếc tuần dương hạm 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 10:35, độ nghiêng của Bismarck gia tăng đáng kể; con tàu lật úp và chìm với đuôi chìm trước, biến mất khỏi mặt biển lúc 10:40.