五时五十七分，霍兰下令左转20度，以便发挥全部主炮威力。英舰刚开始转向，“俾斯麦”号的重磅炮弹就飞了过来，第三次齐射准确地命中了“胡德”号的要害——穿透六层甲板，在主炮弹药舱里爆炸！300吨炮弹顿时被引爆，剧烈的爆炸将“胡德”号中部彻底炸开，甚至连沉重的主炮塔都被爆炸抛上了天，海水从破口汹涌而入，舰体顷刻间断为两半，迅速下沉，爆炸的硝烟还未散尽，“胡德”号就在不到三分钟里就沉入大海！全舰1419人，仅3人生还，死难者中包括霍兰中将和舰长科尔上校。
也有一种说法认为是击沉“胡德”号的是“欧根亲王”号，因为当时能命中“胡德”号弹药舱的炮弹只能来自“欧根亲王”号。但不管是哪艘德舰的战功，大英帝国航速最高火力最强声名最显赫的战舰，就此终结。
“威尔士亲王”号目睹了“胡德”号的悲惨下场，还没回过神来，“俾斯麦”号和“欧根亲王”号全部火力就倾泻而下！此时双方距离仅16000米，德舰的射击更加准确凶猛，而“威尔士亲王”号因是刚下水不久，还有一些设备没有完成调试检修，甚至舰上还带着维修工程师和工人，现在一座四联主炮又被弹链堵塞，无法开火，火力大减！所以哪是德舰对手，连中七弹，万幸的是只有三弹爆炸，其中击中舰桥的一发381毫米炮弹，致使舰桥上除了舰长利奇和一名信号兵外其余人员非死即伤，但“威尔士亲王”号战斗力未受大的影响，大难不死的利奇舰长继续指挥战斗，第六次齐射命中“俾斯麦”号两发356毫米炮弹，一发击中二号锅炉舱，一发击穿舰首燃料舱，这发炮弹造成了该舱1000吨燃料的外流，不仅使燃料本已紧张的“俾斯麦”号雪上加霜，更重要的是外流燃料在海面上形成了明显的油迹，为英舰以后的追踪创造了条件，也是德舰败亡的起因。利奇舰长因为己舰火力明显不及对手，又多处中弹进水量已达5吨，便见好就收，于六时零五分下令施放烟雾，全速撤退。
当“胡德”号被击沉的消息传到英国海军部时，作战室里的气氛异常压抑，这里工作的高级军官和参谋大都曾在“胡德”号上服过役，对这艘战舰有着很深的感情，此时他们抑制住心头的悲痛，只有一个念头，全力以赴制订围歼计划，为“胡德”号报仇！
双方主力舰只的首次交手，“俾斯麦”号就击沉了英军王牌战舰“胡德”号，卢金斯认为现在“俾斯麦”已经成为一艘威名远扬的功勋战舰，即使停在港口，同样也能吸引牵制大量英军，如果再作为海上破袭舰，未免有些大材小用了。而且由于在进入丹麦海峡前没有进行预定的海上加油，加上舰首燃料舱被击中，流失了大量燃料，眼下也没有足够的燃料能继续执行海上破袭，因此原本对“莱茵演习”计划就有异议的卢金斯，于八时决定放弃这一计划，“俾斯麦”号返回法国圣纳泽尔，“欧根亲王”号则继续执行海上破袭。可是令人疑惑的是，卢金斯为什么不选择返回距离比较近，航线上也没有英舰的挪威，却选择了距离长又有英舰活动的法国？同时又让“欧根亲王”号离开受伤的“俾斯麦”号？这至少说明卢金斯是过于迷信“俾斯麦”号单舰的实力了。这一选择实际就已经将“俾斯麦”号送上了不归路！
在围歼“俾斯麦”号的作战中，电子战已初露端倪，卢金斯5月25日发出的长篇电报，无疑是最大失误，如果英军不是依靠此次电报定位，测出德舰基本方位，要想凭军舰、飞机的搜索，在不知道目标范围的情况下，绝对是大海捞针一般的困难！对“俾斯麦”号造成致命打击的“箭鱼”式飞机鱼雷攻击，也是在军舰无线电引导下才取得成功的，而“俾斯麦”号巧妙摆脱英军巡洋舰跟踪的，更是电子战中的神来之笔！由此可见，制电磁权在六十年前战争中已发挥了重要作用，更不用说今天的现代化战争了。
而飞机在此次作战中所表现出的作用，更是充分说明制空权对与制海权的巨大影响。英军22日首先发现德舰离开卑尔根的是飞机，26日在搜索毫无收效的情况下发现德舰踪迹的又是飞机，而给予德舰致命损伤的，最终导致其沉没的还是飞机！可以说，在整个海上围歼战中，每到关键时刻，总是飞机发挥了决定性的作用。反观德军，因为没有远洋航空力量，威风八面的“俾斯麦”号在没有空中掩护的情况下成为英军的刀俎。
