Борьба за живучесть не могла вестись эффективно из-за полного обесточивания корабля. Из двух вспомогательных дизель-генераторов кормовой был разрушен взрывом, а носовой оказалось невозможно соединить с распределительным щитом, находящимся в затопленном помещении. Попытки остановить распространение воды с помощью аварийною леса и подручных средств, равно как и откачать воду переносными насосами, успеха не принесли, затопление отсеков левого борта приняло неконтролируемый характер. Крен быстро увеличивался. Через десять минут после попадания он составлял 13°, а в 16:20 достигал 21°. В сложившихся обстоятельствах капитан 1 ранга Бонсо в 16:23 отдал приказ оставить корабль.

Агония «Генерала Бельграно» продлилась немногим более получаса. Около 17:00 он перевернулся и пошел на дно. Координаты места гибели крейсера – 55°24′ ю.ш. 61°32′ з.д. Потери его экипажа составили 323 человека, в т. ч. 272 погибших от взрыва торпеды, 28 – при эвакуации и 23 умерших от ран и переохлаждения, находясь на спасательных плотах.

По завершении атаки подводная лодка осуществила маневр уклонения и отрыва, уходя в юго-восточном, а затем в южном направлении. Аргентинские эсминцы не пытались ни преследовать ее, ни спасать экипаж крейсера. По сигналу с «Пьедрабуэны» они увеличили ход и, следуя противоторпедным зигзагом, вышли за пределы опасного района. В 16:35 визуальный контакт с ним был потерян, а в 17:02 «Генерал Бельграно» исчез с экранов РЛС. Поиск спасшихся в течение остатка дня 2 мая велся, но недостаточно настойчиво.

Полномасштабная поисково-спасательная операция была начата аргентинские флотом только следующим утром. К этому моменту надувные плоты со спасшимися сильно снесло к юго-востоку, и найти их удалось далеко не сразу. Морякам крейсера пришлось сутки, а некоторым почти двое провести в холодном штормовом море. В спасении экипажа крейсера приняли участие эсминцы «Ипполито Бушар», «Пьедрабуэна», авизо «Франсиско де Гурручага», госпитальное судно «Баия Параисо» и пять самолетов морской авиации, действовавших с аэродромов Ушуая и Рио-Гранде. Позже к поискам терпящих бедствие на море подключились суда других стран – гидрографическое судно ВМФ Чили «Пилото Пардо», советские большие морозильные рыболовные траулеры «Белокаменск» и «Жуковский». К середине дня 4 мая удалось спасти 770 членов экипажа крейсера. Больше выживших не было, хотя надводные корабли продолжали поиски до вечера 7 мая, самолеты – до 9 мая.

Крейсеру «Генерал Бельграно» выпала незавидная честь погибнуть в несостоявшемся морском сражении, причем уже после завершения оного, так и не начавшись. Что поделать, оставившая противнику поле боя сторона зачастую несет наибольшие потери именно на этапе отвода сил. Случившееся стало страшнейшим моральным ударом для всех аргентинцев и немало способствовало решению британским флотом задачи завоевания господства на море. Прямым следствием потери «Бельграно» вкупе с распространившимся среди высшего командования ВМФ убеждением, что британцы следят за всеми передвижениями аргентинских кораблей, используя данные американских разведывательных спутников325, стало выбытие флота из активного участия в Фолклендском конфликте.