Около 14 ч 50 мин англичане снова сблизились до 82,5 каб. и возобновили стрельбу. Бой сделался жарким, дистанция упала до 60 каб., и Стэрди не допускал дальнейшего уменьшения, чтобы не дать немцам возможности действительным образом использовать орудия среднего калибра. Попадания в германские корабли участились. «Гнейзенау», который в первый период боя потерял только 1 убитого и 10 раненых, теперь жестоко страдал. Весь его корпус вздрагивал от ударов британских тяжелых снарядов, и во многих частях корабля вспыхивали пожары. Он получил крен на левый борт. «Шарнхорст» также сильно страдал от огня, всплески отпадавших в воду британских снарядов заливали пробоины в бортах германских кораблей и не давали пламени вполне овладеть кораблями. Стрельба англичан была бы лучше, если бы Стэрди не держал «Инфлексибл» в густом дыму из труб «Инвинсибла». Около 15 ч 15 мин «Инфлексибл» стал на несколько минут головным и стрелял лучше, так как Стэрди круто повернул влево, но вскоре он повернул обратно, и «Инфлексибл» снова был поставлен в тяжелые условия и снова начал впустую тратить свои ценные снаряды. В 15 ч 27 мин расстояние уменьшилось до 60 каб., и «Шарнхорсту» явно приходил конец: он осел на 1 метр, на нем бушевали большие пожары, но тем не менее он доблестно и энергично продолжал действовать всей своей артиллерией.
Англичане были поражены стойкостью немцев и регулярностью и быстротой их залпов. В 16 ч Шпее, который в пылу боя все же успел передать Меркеру сигналом, что последний был прав, высказываясь против плана нападения на Фолклендские острова, приказал «Гнейзенау» уходить, если он сможет. После этого Шпее повернул свой флагманский корабль и пошел на англичан, вероятно, с целью пустить в ход торпеды. Только одна из четырех труб «Шарнхорста» осталась стоять; он имел большой и все возраставший крен на левый борт, его кормовая часть была в огне. В 16 ч 04 мин, дав последний залп из своей носовой башни, он стал медленно переворачиваться, короткий промежуток времени пролежал на борту с вращающимися винтами и, наконец, скрылся под водой носом вперед. Так как бой продолжался, 3 британские крейсеры «Инвинсибл», «Инфлексибл» и «Карнарвон» — не могли подать помощи команде «Шарнхорста»: они находились далеко от места, где исчез «Шарнхорст», а вода была так холодна, что едва ли что-либо можно было сделать, если бы здесь даже не было «Гнейзенау», с которым надо было продолжать бой. Можно пожалеть о том, что «Карнарвону» не было приказано попытаться хоть чем-нибудь помочь столь доблестному противнику; однако таков закон морской войны: сначала уничтожить неприятеля и только затем спасать людей. С «Шарнхорста» не спасся ни один человек.
Конец «Гнейзенау» был на некоторое время отсрочен при той спокойной, напоминающей учебную, стрельбе, которую теперь вел по нему Стэрди. Временами, кроме линейных крейсеров, его обстреливал и «Карнарвон», и в 16 ч 45 мин снарядом, попавшим, вероятно, с последнего, был поврежден рулевой привод «Гнейзенау», который под градом снарядов начал описывать циркуляции. Его сопротивляемость ужасному огню была поразительна, особенно надо отметить, что ни на одном из германских кораблей не было таких взрывов огнеприпасов, какие происходили на кораблях эскадры Крэдока. Около 17 ч 30 мин он держался на воде в виде разбитого остова; большая часть его кочегарок была затоплена, все пушки, кроме одной, приведены в негодность, боевой запас почти иссяк, на нем бушевали пожары, и из его команды оставалось в живых только 300–350 чел. Англичане прекратили огонь и начали подходить к нему медленно и осторожно, так как на нем все еще развевался германский флаг, и еще в 17 ч 25 мин он выпустил торпеду. В 17 ч 40 мин оставшиеся в живых собрались на куче железного лома и обломков — все, что осталось от его палубы. В тишине, наступившей после грохота боя, прозвучало троекратное «ура», и корпус «Гнейзенау» стал опрокидываться на правый борт. Командир Меркер отдал приказание открыть кингстоны и взорвать корабль. В 18 ч «Гнейзенау» лежал вверх килем, а затем исчез после героического боя навсегда, погружаясь кормой.
Хотя в южном полушарии было лето, но вода там охлаждается айсбергами из Антарктики и холодными течениями от полярного континента; температура воды была всего лишь 6–7° выше нуля. Прошло некоторое время до того, как смогла быть оказана помощь погибающим, так как во время боя много шлюпок у англичан было повреждено. 108 немцев было подобрано шлюпками «Инвинсибла», 62 подобрал «Инфлексибл» и 17 — «Карнарвон», но многие из них умерли от истощения и разрыва сердца. В числе погибших на 2 германских кораблях были Шпее и один из его сыновей (другой погиб на «Нюрнберге») и оба командира. Погода изменилась — как раз перед тем, как затонул «Гнейзенау», пошел легкий дождь; если бы он начался двумя или тремя часами раньше, он помог бы германским кораблям уйти — факт, который показывает опасность промедления с нанесением решительного удара.
Так кончился бой между гигантами и карликами.
Британская эскадра достигла полной победы через 4 часа после открытия огня.
Этот бой разыгрался между кораблями, неравноценными по классу, а потому не представляет большого тактического интереса. Англичане имели подавляющее превосходство в скорости, весе залпа и водоизмещении. Своим успехом они обязаны в значительной мере Фишеру и Черчиллю, которые приготовили такой потрясающий сюрприз для германского командующего и сумели смело использовать свои ресурсы. Отправка линейных крейсеров была, без сомнения, одним из самых выдающихся маневров за войну, и она принесла британскому флоту единственную решительную морскую победу в эскадренном бою. Фишер был недоволен громадным расходом боеприпасов на британских кораблях, но, принимая во внимание обстановку, качество стрельбы германских кораблей и огромную ценность, которую представляли 2 линейных крейсера, было, конечно, благоразумнее не рисковать. Руководство Шпее Фишер считал великолепным, исключая необдуманный набег на Фолклендские острова.
Что касается попаданий в британские корабли, то «Инвинсибл» получил 2 попадания ниже ватерлинии, не причинившие существенного вреда. Одна из трех ног его фокмачты была перебита, однако устойчивость мачты от этого серьезно не пострадала. Один 210-мм снаряд попал между орудиями передней башни, где толщина брони была 305 мм, и не пробил ее. Кают-компания была совершенно разворочена 2 снарядами, и 210-мм снарядом был срезан ствол 102-мм орудия. Повреждения выглядели крайне серьезными, но нисколько не отозвались на боеспособности корабля; так как команда находилась за броней, то потерь не было. Попадания в «Инфлексибл» были еще менее значительны: он был так скрыт дымом «Инвинсибла», что немцы не могли вести по нему огонь. «Карнарвон» большую часть боя вполне благоразумно держался вне сферы огня, и потому он не пострадал совершенно.
На «Шарнхорсте» погибли все, никаких сведений о полученных им попаданиях не осталось, но, как стало известно от спасшихся с «Гнейзенау», он получил большую пробоину в правом борту. На «Гнейзенау» большая часть британских снарядов падала навесно, пробивая верхнюю палубу, посылала осколки вниз и постепенно выводила из действия орудия. Так, снаряд повредил и правое, и левое передние казематные 210-мм орудия, пробив броневую крышу и разорвавшись в каземате. Заряды в кранцах воспламенились, и все в переднем каземате, исключая двух, были убиты. Были 3 прямых попадания в казематную броню (150-мм); снаряды проникли внутрь и произвели большие разрушения; третий снаряд броню не пробил, но отколол кусок броневой плиты. Наконец, имелось не меньше 6 тяжелых попаданий ниже ватерлинии, одно из которых вывело из действия машину правого борта, а второе вызвало затопление кочегарки № 1 и крен в 7°. Корабль трудно было выправить, потому что он принял много воды, но крен все-таки был уменьшен до 5°. Рулевой привод был выведен из действия снарядом, который вдавил броневую палубу и заклинил его, не пробив самой палубы. Много попаданий было в небронированные части корабля; были разрушены главный и запасный лазареты, причем погибло много из находившихся там раненых.
В то время как линейные крейсеры расправлялись с германскими броненосными крейсерами, между остальными британскими и германскими крейсерами разыгрались два отдельных столкновения. «Дрезден», шедший со скоростью 22–23 узла, вышел в голову и направился к югу. У него был такой большой расход угля, что он должен был как можно скорее пополнить свой запас, и мог надеяться сделать это только у берегов Огненной Земли. «Нюрнберг» и «Лейпциг» легли на SO, чтобы иметь возможность соединиться со Шпее, если бы тому удалось уйти. Оба были в плохом состоянии. За ними погнались легкий крейсер «Глазго» и броненосные крейсеры «Кент» и «Корнуол» (у каждого по девять 152-мм орудий в бортовом залпе). Чтобы наверняка уничтожить немцев, было необходимо, чтобы каждый британский крейсер выбрал себе один из германских сообразно своей собственной скорости хода. «Глазго» был самый быстроходный и превосходил скоростью «Дрезден»; 2 других корабля несколько устарели, но когда-то и они делали 23 узла. Германские легкие крейсеры могли пробить броню английских броненосных только на самых коротких дистанциях. «Глазго» не имел такой защиты и, ввиду ограниченного числа действительно быстроходных легких крейсеров в британском флоте, был одной из наиболее ценных боевых единиц.
«Глазго» погнался за «Дрезденом», и они быстро оставили 4 остальных корабля позади, однако в самом начала погони «Глазго» уменьшил ход с тем, чтобы напасть на концевой корабль «Лейпциг», предполагая, что «Кент» и «Корнуол» не будут в состоянии настигнуть немцев и что все германские корабли уйдут. Германская официальная история резко критикует такой образ действий как недостаточно энергичный и приписывает его боязни боя с «Дрезденом» один на один, несмотря на то что последний значительно уступал «Глазго» в силе артиллерии. Британская официальная история не упоминает об этом. Неизвестно, не выполнял ли «Глазго» план, предписанный ему Стэрди.