Немецкая эскадра уже несколько часов шла курсом на Вогс-фьорд. Поздним вечером радисты, державшие связь с немецкими самолетами-разведчиками, приняли от одного из них донесение, в котором сообщалось, что в районе Харстада самолет обнаружил только одну канонерку противника, обстрелявшую его. На основании этих данных адмирал Маршалль принял решение воздержаться от нанесения удара по Харстаду, поскольку он мог оказаться ударом по пустому месту.
Было решено атаковать английский конвой, в состав которого входили крейсер и 2 эсминца. Во время сближения с этим конвоем ранним утром 8 июня немецкая эскадра встретила английский танкер «Ойлпайонир», эскортируемый корветом «Джунипер». Немцы решили не дать корвету возможности, открыв себя, предупредить по радио другие английские корабли о приближении своей эскадры. Поэтому на запрос по семафору английского корвета «Что за корабль?» последовал ответ: «Саутгемптон». Англичане поверили и через 15 минут расплатились за свою халатность, попав под уничтожающий огонь немецких кораблей. Забрав в плен команду, немцы добили тонущий английский танкер, выпустив в него торпеду.
Охота продолжается! Два вылетевших на разведку бортовых самолета немцев вскоре сообщают координаты не только намеченного для атаки конвоя противника, но и еще одной группы английских судов, состоящей из 2 крупных пароходов. Последнюю группу скоро замечает и эскадра — это пассажирский пароход и госпитальное судно. «Адмирал Хиппер» и 2 эсминца получают приказ: «Потопить пароход!» Он оказывается войсковым транспортом «Орама» грузоподъемностью 20 тыс. тонн. С «Адмирала Хиппера» следует приказ англичанам застопорить машины, подкрепленный залпом 203-мм орудий. Снаряды ложатся перед самым носом «Орамы». Впоследствии захваченные с парохода пленные, и в том числе сам капитан, рассказывают, что, увидев разрывы немецких снарядов, они схватились за бинокли и стали искать в небе немецкие самолеты. Все были уверены, что эскадра, появившаяся с левого борта, является английской! Капитан «Орамы» был невероятно удивлен тем, что немецкие боевые корабли появились в таком районе, где господство на море английского флота было несомненным.
Вслед за этим «Адмирал Хиппер» и 4 эсминца берут курс на Тронхейм, где они должны пополнить свои запасы горючего и оказать поддержку боевой группе генерала Фейерштейна. Линкоры остаются одни. Бортовой взвод радиоразведки представляет командующему результаты своих наблюдений. Английские авианосцы «Арк Ройал» и «Глориес» в светлое время суток крейсируют перед входами в фьорды у Тромсе, на ночь укрываясь в них. Это повторяется изо дня в день, причем в светлое время суток на взлетно-посадочной палубе авианосцев постоянно царит оживление: одни самолеты поднимаются в воздух, другие совершают посадку.
Немцы принимают решение переключиться на уничтожение авианосцев противника, тем более что поиски английского корабля «Саутгемптон», о котором ранее имелись некоторые сведения, не приводят к успеху, чему виной является, очевидно, неправильное кодирование экипажем немецкого самолета-разведчика своего донесения.
В 17 часов один из гардемаринов линкора «Шарнхорст», наблюдая за горизонтом по правому борту, замечает впереди небольшой дымок — немецкие корабли идут на сближение. Через некоторое время выясняется, что это авианосец противника, сопровождаемый двумя эсминцами. Задача немцев состоит в том, чтобы подойти к авианосцу с наветренной стороны, не давая ему выпустить в воздух свои самолеты, и быстро сблизиться с ним на дистанцию эффективного огня. Последнее затруднено тем, что авианосец идет со скоростью 31 узел. Первые 15 мин. немецкие корабли продолжают следовать прежним курсом, постепенно сближаясь с противником. Затем, когда давление пара в машинах становится достаточным для развития максимальной скорости, немецкие линкоры ложатся на наивыгоднейший для перехвата курс. Это, очевидно, убеждает англичан в том, что они имеют дело с немцами. Авианосец пытается передать по радио донесение своему командованию. Для того чтобы помешать этому, немцы посылают в эфир заранее подготовленные ложные сигналы, якобы идущие от английского Адмиралтейства. Когда дистанция между кораблями уменьшается до 27 км, оба немецких линкора изготавливаются для боя с авианосцем на параллельных курсах. Немцы открывают огонь из 280-мм башенных орудий; англичане подготавливают к вылету свои самолеты. Один из английских эсминцев подходит к немецким кораблям на дистанцию 15 км; его накрывает залп артиллерии среднего калибра. Несмотря на полученные повреждения, эсминец успевает выпустить несколько торпед. Линкоры маневрируют, уклоняясь от них. Вскоре эсминец заваливается набок и бесследно исчезает в холодных волнах Северного моря. Однако во время боя с английским эсминцем немецкие линкоры израсходовали весьма большое количество снарядов. Это объяснялось тем, что он очень часто менял курс и скорость, что чрезвычайно затруднило пристрелку по направлению. Только тогда, когда немецкие линкоры, несмотря на большую дистанцию, перешли на беглый огонь, маневрирование эсминца оказалось неэффективным.
Ни один из 4 самолетов, подготовленных на палубе английского авианосца, не успевает подняться в воздух. Получив несколько прямых попаданий, «Глориес» разворачивается по ветру и пытается выйти из боя. Уцелевший эсминец из состава эскорта прикрывает отход дымовой завесой. Авианосец плохо виден немецким артиллеристам, но приборы управления огнем не теряют его. Несколько снарядов снова настигают незадачливый авианосец. Несмотря на дымовую завесу, видно, как один из снарядов разрушает среднюю часть взлетно-посадочной палубы. 127-мм орудия авианосца замолкают, корабль сильно кренится и заметно теряет ход.
Немцы переключают свое внимание с основного корабля противника на уцелевший эсминец, который как раз в это время выпускает веером серию торпед, находясь несколько справа по курсу немецких кораблей. На линкорах вовремя замечают опасность и проводят противоторпедный маневр. Проходит еще 10 мин. боя; у неподбойного борта идущего в кильватере и на дистанции 4 тыс. м линкора «Шарнхорст» внезапно возникает огромный столб воды. В чем дело? Атака английской подводной лодки или недостаточно быстрое уклонение от торпедного залпа эсминца? Значительно позже выясняется, что торпеда выпущена с эсминца.
Авианосец почти совсем лег набок. Людей на нем уже не видно. «Шарнхорст» получает приказ добить «Глориес» своей артиллерией. Последний из уцелевших английских кораблей вскоре также становится жертвой немецкой артиллерии среднего калибра, он беспомощно качается на волнах, причем две трети корабля охвачены пламенем; неизбежность его гибели не вызывает никаких сомнений. Теперь линкор «Шарнхорст» может привести себя в порядок — в ходе боя в бортовые отсеки корабля набирается до 2500 т воды. Машинные отделения, расположенные у правого борта и в центральной части корабля, выведены из строя; максимальная скорость не превышает 20 узлов; кормовая трехорудийная 280-мм башня не может вести огонь, так как в ее артиллерийском погребе много воды; 48 человек из состава команды погибли в бою. «Гнейзенау» сопровождает поврежденный корабль до Тронхейма. Пополнив запас снарядов и горючего, флагманский линкор вместе с крейсером «Адмирал Хиппер» и 4 эсминцами снова выходит в море. Немецкие корабли пытаются перехватить последние транспорты, увозящие англичан из Норвегии. Выполнить эту задачу им не удается, потому что немецкое верховное командование, не устояв перед соблазном, издает 9 июня сводку о победах немецкого флота, из которой противник узнает нужные ему подробности. Англичане предпринимают все необходимое, чтобы надежно прикрыть свои транспорты, находящиеся в море.
Людские потери английского флота в описанном бою превзошли все потери вооруженных сил Германии за время Норвежской операции, не считая потерь при транспортировке войск морем. Английская эскадра, возглавлявшаяся авианосцем «Глориес», потеряла 1515 человек (немецкие потери в Норвегии составили 1317 человек убитыми). Выступая в палате общин, Черчилль имел все основания призвать англичан отомстить за гибель своих моряков. Однако все их попытки отплатить немцам полностью провалились! 11 и 13 июня 1940 года немецкая эскадра подверглась нескольким ударам английской бомбардировочной авиации. Результаты этих налетов свелись к попаданию в «Шарнхорст» одной-единственной 240-килограммовой бомбы, которая к тому же не взорвалась. При этом было сбито 8 английских бомбардировщиков.