На следующее утро 9 сентября турки были замечены с наветренной стороны. Большинство их кораблей были вне досягаемости, но два из них, получившие повреждения накануне – 74-пушечный «Капитания» заместителя капудан-паши и 66-пушечный «Мелике Бахри», – все еще оставались с подветренной стороны. Последний сдался без сопротивления капитану Голенкину на «Марии Магдалине» 66, при поддержке «Александра Невского» 50 и «Иоанна Богослова» 46. Но «Капитания» оказала сильное сопротивление. Турецкий корабль вступил в бой около десяти часов утра со «Св. Андреем Первозванным» 50, в результате чего потерял фок-топсель, а потом со «Св. Георгием Победоносцем» 50, «Преображением Господним» 66 и другими кораблями. К полудню он был полностью окружен, но продолжал сражаться. Около двух часов Ушаков на флагмане «Рождество Христово» 84 сбил все его мачты и поставил свой корабль прямо перед носом турецкого. Это решило судьбу турецкого корабля, и около трех часов пополудни турецкий вице-адмирал Саид-бей сдался. К большому разочарованию русских, приз загорелся, и огонь распространился так быстро, что только вице-адмирал, капитан корабля и 18 членов команды были сняты с него до того, как произошел взрыв. Из 800 человек, находившихся на борту, только 81 человек, помимо упомянутых выше двадцати, были спасены.
Несколько русских кораблей все еще преследовали главные силы флота, но они находились в невыгодном положении, и около половины пятого Ушаков их отозвал. Тем вечером на якорной стоянке к нему присоединился де Рибас из Очакова с новым фрегатом «Навархия Вознесение Господне» 46, «Макрополия», или «Св. Марк» 3632, «Федот Мученик» 28, «Григорий Великия Армении» 26 и 17 гребных судов. Остальная флотилия находилась у входа в Хаджибей, где она была замечена до акции. Русские корсарские корабли, посланные на поиски любых турецких судов, привели три приза. Количество пленных достигло 733 человек, и, кроме того, русские источники утверждают, что потери турок возросли из-за потопления 74-пушечного линкора и нескольких небольших кораблей по пути в Константинополь. Потери русских составили 25 человек убитыми и 25 ранеными. На ряде судов был поврежден такелаж, но не слишком серьезно.
Корабли Ушакова стояли на якоре весь день 10 сентября, но вновь прибывшие гребные суда отправились на соединение с остальной флотилией в Хаджибее. Прибыл Голенкин с тремя кораблями и призом, и 11-го флот перешел в Хаджибей, где его проинспектировал Потемкин. 15-го Ушаков отправил два 40-пушечных фрегата «Кирилл Белозерский» и «Иоанн Воинственник» с тремя крейсерскими кораблями на соединение с флотилией. 16-го он направил захваченный корабль «Мелике Бахри» в Херсон для ремонта. На следующий день весь его флот поднял якоря и 19-го прибыл в Севастополь.