В итоге немцам удалось вырваться несколько вперед. При этом англичане могли вести огонь только из носовых башен, в то время как немцы могли давать полные залпы. Так англичане лишились своего главного преимущества (8 381-мм и 10 356-мм орудий против 8 380-мм и 8 203-мм немцев). Позднее об этом решении первый морской лорд Адмиралтейства скажет как о решении “драться одной рукой, имея две”. Однако, с другой стороны, это решение подставляло уязвимую вехшою палубу “Худа” под огонь противника лишь на минимальное время. Чтобы ввести в действие орудия кормовых башен, вице-адмирал Голланд приказал повернуть “Худ” и “Принс-оф- Уэльс” влево примерно на 20°.
В это же время с кормовых углов немецких кораблей должны были подойти крейсера “Норфолк” и “Саффолк” под командой контр-адмирала Уэйк-Уокера, чтобы связать боем “Принц Ойген”. А они располагали шестнадцатью 203-мм орудиями, являвшимися серьёзной угрозой для “Принца Ойгена”, не говоря уже о возможности отвлечения кормовых орудийных башен “Бисмарка”. Кроме того, эти корабли имели на вооружении торпедные аппараты, и имелся некоторый шанс поражения немецких кораблей метко выпущенной торпедой. К сожалению, вице-адмирал Холланд, соблюдая с целью достижения внезапности радиомолчание, в определенный момент не скоординировал свои действия с действиями крейсеров Уэйк-Уокера, которые из-за большой дистанции остались немыми свидетелями драматического боя. Сам Уэйк-Уокер просто не знал об этом решении и даже о быстром подходе соединения Холланда. А если учесть, что к началу боя его крейсера находились на расстоянии 15 миль позади кораблей противника, то станет понятным, почему они не имели возможности решить задачу, предусмотренную планом вице-адмирал Холланда.
Вечером 23 мая стреляя по “Норфолку”, “Бисмарк” ударной волной от залпа собственных орудий главного калибра повредил антенну носовой РЛС, в результате чего линкор “ослеп” в направлении на нос. В связи с этим адмирал Лютьенс приказал “Принцу Ойгену” выйти вперед и обозревать при помощи своего радара обстановку прямо по курсу. На немецких кораблях при помощи радара и чувствительных гидрофонов временами обнаруживали идущие по пятам британские крейсера на расстоянии 12 миль.
На “Принце Ойгене” около 5 ч 00 мин операторы необычайно чувствительных гидрофонов, регистрирующих шумы, издаваемые гребными винтами, доложили, что слышат работу винтов идущих по левому борту на курсе сближения двух быстро идущих кораблей. Для Лютьенса и его штаба это донесение казалось невероятным, поскольку на экране РЛС “Принца Ойгена” ничего не было видно, что неудивительно – “Худ” и “Принс- оф-Уэльс” были более чем в 30 милях за горизонтом.
Около 5 ч 45 мин восходящее солнце окрасило горизонт, когда в дальномер поста управления огнем главного калибра увидели поднимающуюся из-за горизонта слева по курсу полоску дыма. Было невозможно, чтобы преследующие немцев британские крейсера оказались вдруг с левого борта. Тем временем полоска дыма разделилась, и вот на горизонте виднелось уже два пятна, а затем и верхушки мачт двух кораблей. Таинственные корабли шли полным ходом, однако ещё нельзя было определить, к какому классу они относятся. Была сыграна тревога. Длинные трели звонков говорили об обнаружении надводных кораблей.
На “Принце Ойгене” принимали появившиеся корабли за крейсера, либо эсминцы. На “Бисмарке” также не сумели правильно опознать британские корабли – старший артиллерист фрегаттен-капитан Адальберт Шнайдер принял их за два крейсера. Если бы они не ошиблись, то Лютьенсу пришлось бы не допустить к участию в бою “Принц Ойген”, поскольку приказы однозначно запрещали вовлекать тяжёлый крейсер в столкновение с линейными кораблями.
Англичане, из-за сходства силуэтов линкора и тяжёлого крейсера, также допустили ошибку в определении классов кораблей противника. Для Холланда выглядело нелогичным, что “Бисмарк”, более сильный корабль, не занимает головного места в строю. Адмирал не знал, что германские корабли поменялись местами после аварии носовой РЛС на “Бисмарке”, как и то, что головной “Принц Ойген” не представлял для британских кораблей особой опасности.
В 5 ч 49 мин Холланд отдал приказ: “Приготовиться к открытию огня. Цель – корабль слева!”, полагая при этом, что цель -линкор”. Однако командир артиллерийской боевой части “Принс-оф-Уэльса” правильно опознал германские корабли и, в полном соответствии с намерениями адмирала, навел носовые орудия своего корабля на второй вымпел во вражеском строю.
Первыми открыли огонь англичане. В 5 ч 52 мин одновременно с приказом кэптена Керра открыть огонь с мачты “Худа” вниз полетел сигнальный флаг, что было сигналом к немедленному исполнению команды. В ту же минуту четыре носовых орудия линейного крейсера извергли огонь и дым, выбросив в сторону противника на расстояние 24100 м (130 каб.) четыре снаряда массой около 900 кг каждый. Минутой позже рявкнули шесть носовых орудий линкора “Принс-оф-Уэльс”.
Согласно записи в бортовом журнале линкора “Принс-оф-Уэльс” в субботу 24 мая: “На подходе в 5 ч 52 мин “Худ” в момент открытия огня поднял сигнал и сделал первый залп по головному германскому кораблю, дистанция составляла приблизительно 22500 м (121 каб.). Опознав в нём “Принц Ойген”, артиллеристы “Худа” перенесли огонь на второй в строю корабль – “Бисмарк”. “Принс-оф-Уэльс” открыл огонь в 5 ч 53 мин сразу по “Бисмарку”.
Непосредственно перед открытием огня на “Худе” разобрались в ошибке при опознавании кораблей противника, и буквально за несколько секунд перед первым залпом на его мачте вверх взлетел флаг, означавший перенос огня на цель, находившуюся правее. Однако первый залп уже был выпущен по второстепенной цели.
Лютьенс как бы медлил с началом боя. Новая ситуация ему совершенно не нравилась. В ходе похода его корабли должны были топить в Атлантике транспортные суда союзников, избегая, по возможности, столкновений с крупными боевыми кораблями противника. Хуже всего было то, что, судя по величине вспышек от произведенных залпов, это были линкоры. Ко всему, за кормой “Бисмарка” постоянно виднелись две черные точки, свидельствующие о том, что и крейсера не отпускали добычу. Имея по правому борту тянувшееся вдоль берегов Гренландии ледовое поле, по левому два линкора, а за кормой два крейсера, адмирал с беспокойством размышлял об ожидаших его неприятностях. Это все сильнее начинало напоминать затягивающуюся вокруг его кораблей петлю. Изменение курса и попытка избежать боя не были выходом из сложившейся ситуации, поскольку крейсера неотрывно следовали за немцами и могли привлечь значительно большие силы Королевских ВМС. Оставалось только принять бой, хотя, насколько “Бисмарк” без опасения мог помериться силами с любым британским линкором, настолько попадание тяжёлого снаряда в тонкие палубы “Принца Ойгена” могло бы завершиться трагедией.
В 5 ч 55 мин оба германских корабля открыли ответный огонь по “Худу”, стреляя четырёхорудийными залпами. Однако несколько ранее вокруг “Принца Ойгена” выросли 30-метровые столбы воды – признак того, что первый залп “Худа” минул цель. Ещё более худший результат был у “Принс-оф-Уэльса”, снаряды которого упали с недолётом в “какой-то” полумиле от “Бисмарка”. В свою очередь, в самом начале боя “Принс-оф-Уэльс” остался необстрелянным и мог спокойно пристреливаться. Но после второго залпа по “Худу”, “Принц Ойген” получил приказ перенести на пего огонь и быстро пристрелялся.
Первые снаряды “Бисмарка” с исключительной точностью легли вблизи носа “Худа”, залив его палубу фонтанами вздыбившейся воды. Падение снарядов первого залпа как по дистанции, так и по целику были очень удачными. Первый залп “Принца Ойгена” лёг с небольшим недолетом. Неизвестно, чем пользовались германские артиллеристы для определения дальности стрельбы – радиолокаторами или оптическими дальномерами. Ясно одно: немцы всегда уделяли большое внимание созданию дальномериых приборов.
Между тем, метеоусловия не благоприятствовали англичанам. Их корабли шли против ветра, поэтому брызги, взбиваемые форштевнями, а также падающими в воду снарядами, попадали на объективы дальномеров и прицелов. Расположенные в относительной близости от поверхности воды объективы самых больших дальномеров двух носовых орудийных башен главного калибра были настолько залиты водой, что ими невозможно было пользоваться. Кроме того, Холланд держал слишком близко от себя “Принс-оф-Уэльс”, ограничивая ему свободу маневра, тем самым, не давая точно определить падение собственных снарядов и облегчая пристрелку противнику.
С мостика германского тяжёлого крейсера его командир капитан-цур-зии Гельмут Бринкман вместе с журналистом фрегаттен-капитаном Бушем в бинокль наблюдали, как второй залп “Принца Ойгена” накрыл цель, и услышали подтверждение этого от артиллерийского офицера корветтен-капитана Яспера. Через две минуты после открытия огня снаряд второго залпа “Принца Ойгена” попал в цель.