德國海軍原計劃分成兩線出擊，駐紮在法國布勒斯特港“沙恩霍斯特”號和“格耐森諾”號戰列巡洋艦將初先期出航破壞英國大西洋海上航運，同時吸引調動英國皇家海軍艦隊主力，之後，最新銳的俾斯麥號戰列艦也將投入作戰，將利用時機突入大西洋執行破交作戰。
但是沙恩霍斯特號與格耐森諾號先後因故障與受傷無法出擊，1941年5月19日俾斯”號戰列艦與歐根親王號重巡洋艦單獨出航執行“萊茵演習”。
俾斯麥號出航的情報很快被英國海軍得到並加強了戒備。5月24日在丹麥海峽遭到英國海軍胡德號戰列巡洋艦和威爾士親王號戰列艦的攔截。在丹麥海峽海戰中，雙方交火六分鍾後，“俾斯麥”號在15000米的距離上命中了胡德號，胡德號彈藥庫發生發生爆炸沉沒。
隨後五分鍾威爾士親王號受傷退出戰鬥，俾斯麥號則被威爾士親王號擊傷，導致一個鍋爐艙進水航速下降為28節，燃油艙漏，水上飛機彈射裝置損壞，被迫終止作戰行動，駛往法國。
英國海軍調集主力決定不惜一切代價擊沉俾斯麥號。當日夜間勝利號航空母艦起飛的魚雷轟炸機攻擊了俾斯麥號，一枚魚雷擊中了“俾斯麥”號舯部，但爆破威力被其魚雷防禦係統完全吸收，沒有造成內艙傷害。
俾斯麥號曾一度甩掉了英國海軍的跟蹤，但26日重新被發現，遭到英國海軍皇家方舟號航空母艦起飛劍魚式魚雷轟炸機攻擊。一枚魚雷擊中了俾斯麥號艉部，方向舵被卡死，迫使俾斯麥號以螺旋槳速差來保持航向，航速降為7節，為英國艦隊追擊贏得了寶貴的時間。
5月27日，喬治五世號和羅德尼號為首的英國艦隊追上了喪失了操控能力的俾斯麥號。經過數小時的激戰，10時40分，俾斯麥號沉沒於距法國布勒斯特港以西400海裏的水域。
在沉沒前，俾斯麥號抵擋住了90發左右英國戰列艦主炮炮彈和310發左右其它炮彈的直接命中，同時承受了6~8枚各型魚雷的打擊。再加上自行打開通海閥兩小時後沉沒。其強大的威力和防護性能給英國人留下了深刻印象，被丘吉爾譽為“造艦史上的傑作”。
基本數據標準排水量：俾斯麥號41700噸，提爾皮茨號42300噸；滿載排水量：設計49400噸，最大52900噸。
尺度：長251米，寬36米，型深15米，設計滿載吃水102米，實際最大吃水107米。
動力：12台高壓鍋爐，3台蒸汽輪機，設計最大功率138000馬力，實際穩定最大功率150170馬力，實際極速最大功率163026馬力；航速：308節；載油7400噸，續航力：8525海裏/19節，9500海裏/16節。
武備：8門雙聯裝380毫米/52倍徑主炮；6座雙聯裝150毫米/55倍徑副炮；8座雙聯裝105毫米高炮；8座雙聯裝37毫米高炮；2座四聯裝、12座單管20毫米高炮。
裝甲：主側舷裝甲320毫米；雙層裝甲甲板，上裝甲甲板50-80毫米，主裝甲甲板80-120毫米；主炮炮塔130-360毫米，炮座340毫米；指揮塔350毫米；防雷裝甲45毫米。防雷係統設計要求抵禦250公斤TNT炸藥，實際可抵禦300公斤德國hexanite烈性炸藥。裝甲總重17450噸，艦體結構總重11691噸。
建造材料：艦體結構，造船鋼；立麵裝甲，表麵滲碳硬化鋼；水平裝甲，高強度勻質鋼；防雷裝甲，高彈性勻質鋼。
艦載飛機：4架阿拉多-196型水上飛機(用於偵察、校射與聯絡)。
艦員：1927人。全體艦員編入12個分隊，每個分隊180~220人。