Через полчаса после сигнала началась сильная канонада турок по нашему приближающемуся к ним флоту. Шедший в авангарде адмирал Спиридов атаковал первым, за ним вступила в бой «кордебаталия». Что касается арьергарда, которым командовал Эльфинстон, то он оставался некоторое время вдали. Первыми напали на турецкий линейный корабль «Реал-Мустафа» (где находился сам капитан-паша) русские линейные суда «Европа» и «Евстафий». «Реал-Мустафа» вскоре загорелся от русского артиллерийского огня. Команда в панике бросилась в море, чтобы вплавь добраться до берега. Но тут русских постигла большая неудача:
«Евстафия» течением нанесло прямо на горящего ярким пламенем «Реал-Мустафу», и никакими усилиями нельзя было удержать его от этого гибельного сближения. Когда «Евстафия» прибило окончательно к «Реал-Мустафе», русские матросы и армейский отряд бросились на абордаж и перебили турок, еще находившихся на борту пылающего судна. Но тут горящая грот-мачта турецкого корабля вдруг рухнула прямо на «Евстафия», и так как крюйт-камера была открыта (для пополнения артиллерии порохом и снарядами во время боя), то горящие головешки попали в нее. Раздался оглушительный взрыв, и «Евстафий» взлетел на воздух. Спустя несколько минут был взорван и «Реал-Мустафа».
Сражение продолжалось с большим упорством со стороны русских. Турецкий огонь направлялся не очень умело, но совсем худо обстояло у турок с маневрированием. Громадный стопушечный корабль капитана-паши (так и называвшийся «Капитан-паша») был атакован «Св. Януарием» н «Тремя иерархами» и беспощадно обстреливался ими, и турки решили увести его прочь. Начали поспешно обрубать канаты, но это делалось в такой панике и растерянности, что забыли перерубить шпринг. По показанию Грейга, «корабль (турок-Е. Т.) поворотился кормой к «Трем иерархам» и оставался в таком положении около четверти часа». Это позволило «Трем иерархам» в упор продольными выстрелами нанести «Капитан-паше» страшнейшие повреждения «без малейшего для себя вреда»>34.
После этого на турецких судах стали самым спешным образом обрубать якоря, и турецкий флот обратился в бегство, осыпаемый русскими ядрами и брандскугелями. Турки бежали в беспорядке, сбиваясь в кучу, устремляясь к каменистому берегу Чесменской бухты («Сисмы», как русские тогда еще ее называли). Алексей Орлов до самого конца боя не знал, жив ли его брат Федор, находившийся на погибшем «Евстафии». Только по окончании боя он узнал, что Федор находится в числе немногих спасшихся. На «Евстафии» погибло, по первоначальным подсчетам, 34 офицера и 473 солдата и матроса, спаслось 58 человек. Всего же русские в этот день потеряли убитыми 523 человека
