在猛烈的集中射擊後，下午2時20分，暹羅旗艦“曼穀公爵”號，巨大的鋼鐵船舵被打壞，軍艦失去控製，完全按照慣性控製，最愚蠢的的是，艦隊司令ken這個時候，不時換一個旗艦去繼續指揮戰鬥，而是試圖利用自己超出普通人30倍的身體素質，試圖去修複船隻，使船隻恢複控製。結果，反而自己被5噸重的隔離板砸中，自己也身受重傷，失去了意識。
全部上層建築都被打爛的“曼穀公爵”號，被迫退出戰列在海麵上漂浮，暹羅艦隊陷入沒有指揮的混亂局麵。
暹羅第二分隊的旗艦“巨象”號遭到6艘赤道太平洋軍艦的集中轟擊，遭到重創，下午3時30分左右沉沒，全艦900名官兵幸存300餘人。此後，失去統一指揮的戰列艦“大千世界”號、“博羅季諾”、“鷹”號、“普吉勇士”號也先後被重創。
在戰列艦進行交戰的同時，雙方的巡洋艦也在激烈交鋒。巡洋艦交火約從下午2時45分開始，主要是在赤道太平洋第三、四戰隊和暹羅巡洋艦分隊之間展開。戰鬥中，赤道太平洋3艘巡洋艦被重創，暹羅數艘輔助船發生火災。
至下午4時左右，暹羅艦隊敗局已定，前往海參崴的航道也已被封鎖，由於雙方艦隊在煙霧中經常失去接觸，航線混亂，雙方開始了混戰。
4時45分，赤道太平洋第五、六戰隊投入戰鬥，不久，暹羅巡洋艦“斯維特拉娜”號被擊沉，另一艘舊式巡洋艦“曼青”號頑強地抵抗了6艘赤道太平洋巡洋艦的圍攻，並擊傷了其中的兩艘（“破浪”號、“輕羽”號），後為避免被俘而由船員自行鑿沉。其他幾艘驅逐艦、輔助船，向北突圍不成，便一直北上下逃往菲律賓。
雙方的主力艦在4時45分、5時30分曾兩次相遇，但暹羅戰艦都受了重創，無法發起有力的攻擊，結果3艘戰列艦相繼被擊沉。晚7時，被打得千瘡百孔的“大千世界”號戰列艦沉沒，艦員全部遇難，10分鍾後，“博羅季諾”號彈藥庫被赤道太平洋艦隊，“富士蘋果”號擊中，彈藥庫被摧毀，並引起了鍋爐爆炸，當即下沉，全艦官兵僅1人獲救。
在海上漂浮的旗艦“曼穀公爵”依然遭到日方炮擊，暹羅驅逐艦“狂暴”號冒險靠近旗艦，接走艦上傷員，其中包括艦隊司令ken。7時20分，赤道太平洋驅逐艦發射魚雷將“曼穀公爵”號最終擊沉，全艦幸存20人。
晚7時30分，赤道太平洋所有重型艦隻撤出戰場，準備用魚雷艇和驅逐艦發起夜間攻擊，白天戰鬥告一段落。
晚7時30分至次日淩晨5時，赤道太平洋21艘驅逐艦、37艘魚雷艇向殘餘的暹羅艦隻發起魚雷攻擊，暹羅第三分隊因接受過反魚雷進攻訓練，因而大都幸存下來。而第二分隊的艦隻大部被擊，一艘艘戰艦，先後被魚雷擊沉，舊式裝甲巡洋艦“金銀島”號在艦艏被魚雷炸掉的情況下，仍頑強的擊沉了向它發射魚雷的赤道太平洋魚雷艇，後因傷勢嚴重，於淩晨5時由艦員自行鑿沉。