Фрегат «Венера» около шести часов вечера открыл огонь по идущему последним турецкому кораблю. Другие русские корабли, по мере приближения, тоже открывали огонь. Оставаясь за кормой своих более тяжелых противников, русский фрегат вступил в бой с линкором, а 74-пушечный «Селафаил» атаковал 12-пушечный флагман капудан-паши, при этом будучи в относительной безопасности. Однако «Уриил» прошел поперек курса корабля заместителя капудан-паши и фактически снес его утлегарь. Сенявин на «Твердом» вклинился между кораблями турецкого контр-адмирала, Бейкер-бея, и капудан-паши и начал перестрелку – бортовой залп против бортового залпа – с близкого расстояния. Линкор «Сильный» под командованием капитана-коммодора Игнатьева – третьего по рангу офицера в русской эскадре – навалился на борт корабля Бейкер-бея. Даже в общей неразберихе погони и в сгущающихся сумерках соблюдалось правило, что флаг-офицеры должны атаковать своих коллег из флота противника. Грейг на «Ретвизане» вступил в бой со вторым по рангу офицером турецкой эскадры, правда, в этом ему помогали «Уриил» и «Мощный».

Темнота застигла оба флота, смешавшиеся прямо на входе в пролив. Там течение, как правило, уносило корабли, находящиеся на азиатской стороне, в море, а на европейской стороне – к берегу. Несколько русских кораблей, в том числе флагман Сенявина, отнесло прямо под пушки фортов на европейской стороне, но, погасив огни и организовав буксировку кораблей лодками, они сумели отойти. Следуя примеру командира, турки продолжали двигаться вверх по проливу, хотя три корабля остались снаружи у азиатского берега – на мели или очень близко к этому. Общее сражение завершилось около девяти часов, но еще два часа периодически возобновлялись перестрелки. Вскоре после полуночи русские стали на якорь в стороне от пролива.

Утром 23-го были замечены три турецких линкора, которые отчаянно пытались добраться до безопасной стоянки, причем два из них шли на буксире и гребных лодках. В десять часов, когда появился хотя бы слабый ветер, Сенявин приказал поднять якоря и отправил Грейга на «Ретвизане» с кораблями «Селафаил», «Скорый», «Ярослав» и «Венера», чтобы отрезать им путь в пролив. Тот не сумел это сделать. Зато все корабли получили повреждения и сели на мель: один – на европейской стороне пролива, два – на азиатской стороне. Корабль вице-адмирала оказался одним из двух последних.

Общие потери русских составили 26 человек убитыми и 56 ранеными. Игнатьев, капитан «Сильного», был в числе убитых. Согласно русским источникам, потери турок были намного больше и три корабля были приведены в полную негодность. Также говорили, что вице-адмирал и два капитана были казнены по приказу капудан-паши.