В 12 ч. 30 мин. бой был в полном разгаре. Корабль «Трех Святителей» под огнем противника благодаря самоотверженной работе личного состава исправил свои повреждения и снова вышел в линию четвертым кораблем. За ним вошел в строй «Ростислав», а затем «Европа». Находившиеся же в арьергарде три корабля Эльфинстона успели подойти только к концу сражения.
Ветер совсем стих. В центре сражения оказался «Св. Евстафий», подошедший к турецкому флагманскому кораблю на ружейный выстрел и все более и более сближавшийся с неприятелем. Спиридов с обнаженной шпагой ходил по юту. Поставленным тут же музыкантам приказано было «играть до последнего». Сражающиеся корабли медленно сближались. На «Св. Евстафии» перебитый такелаж и рангоут, поврежденные паруса и множество убитых и раненых не представляли возможности отойти от противника, с которым перестреливались уже из ружей и пистолетов. Наконец корабли свалились в абордаже, и начался отчаянный рукопашный бой, во время которого загорелся турецкий корабль, и его грот-мачта, охваченная огнем, упала поперек «Св. Евстафия». Искры посыпались в открытую крюйт-камеру, и «Св. Евстафий», а вслед за ним и флагманский турецкий корабль взлетели на воздух.
Еще до взрыва адмирал Спиридов и граф Федор Орлов на шлюпке перебрались на корабль «Трех Святителей». Это решение адмирала было, безусловно, правильным — командующий эскадрой не мог оставаться на аварийном корабле.
Из всего экипажа «Св. Евстафии» спаслись, кроме Круза, не более шестидесяти человек, погибли же около шестисот сорока.
Количество погибших турецких моряков осталось неизвестным. Противнику было не до спасения экипажа «Реал-Мустафы». Двойной взрыв и гибель флагманского корабля настолько деморализовали команды неприятельских судов, что флот перестал повиноваться Гассан-паше. В подчинении у турецкого флагмана оказались лишь 100-пушечный корабль «Капудан-паша» и две каравеллы, которые еще продолжали артиллерийскую дуэль с кораблями русского авангарда и кордебаталии, обстреливая преимущественно «Трех Святителей» и «Трех Иерархов». Остальные суда турецкого флота в беспорядке покинули боевую линию и, кто как мог, торопились уйти в Чесменскую бухту.
Стойкости у Гассан-паши хватило ненадолго. В половине второго последние корабли противника вышли из боя и укрылись в Чесменской бухте. (В античные времена Чесма именовалась Эфесом.)
За исключением «Св. Евстафия» потери наши были весьма незначительны. Больше других пострадал корабль «Три Святителя»: из-за перебитых брасов его снесло в середину турецкого флота, где в дыму, кроме неприятельского огня, он попал под выстрелы нашего флагманского корабля «Три Иерарха». Корабль «Три Святителя» получил несколько пробоин в корпусе, рангоут и такелаж его были перебиты ядрами, и потеря людей убитыми и ранеными достигала 30 человек, тогда как на остальных судах она не превышала двенадцати.
