皇家海军包围战术示意图
皇家海军Ｈ舰队，从下至上依次是：“谢菲尔德”号巡洋舰、“皇家方舟”号航母和“声望”号战列巡洋舰由于德舰最高航速有２８节，超过大多数英舰的航速，托维很清楚光靠这样穷追不舍，肯定会让“俾斯麦”号逃脱，要想追上德舰，只有想办法使它减速！因此他果断命令“胜利”号航母在４艘巡洋舰掩护下高速前行，出动舰载机攻击德舰，尽量要将其击伤。
二十二时十分，“胜利”号赶到距离“俾斯麦”号约２２０千米海域，转向逆风起飞舰载机。在“诺福克”号的无线电引导下，９架“箭鱼”鱼雷机于二十三时二十七分发现了“俾斯麦”号，领队长机埃斯蒙德海军少校立即命令攻击！德舰高炮猛烈开火，英机冒着密集炮火英勇逼近德舰，直到１０００米距离上才投雷！由于皇家海军飞行员多是缺乏实战经验的“菜鸟”，加之天气恶劣，能见度又低，只有４架英机投下了鱼雷，其中一雷命中德舰右舷中部，但对于盔坚甲厚的“俾斯麦”号而言，并无大碍。吕黔安斯深知皇家海军舰载机的攻击表明皇家海军航母就在不远，实力强劲的本土舰队肯定正从几个方向全速赶来，而“俾斯麦”燃料匮乏，无法长时间高速航行，形势相当不利。唯一摆脱困境的方法就是甩掉尾随在后的两艘英舰，使皇家海军失去目标。吕黔安斯绞尽脑汁，终于想出了一条妙计：由于已经进入德军潜艇活动海域，跟踪的两艘英舰不得不进行Ｚ字反潜曲折航行，当两舰行至Ｚ字航线的顶端时，正是雷达工作盲区，吕黔安斯就是要利用这一良机，演出一场金蝉脱壳的好戏，当然这需要准确的时机把握和高超的操舰技术。
“俾斯麦”号雷达紧紧盯住两舰，吕黔安斯凝神屏息密切注视着雷达屏幕上两舰的信号回波，５月２５日凌晨三时零六分，两舰行至航线顶端，“诺福克”号首先转向，屏幕上只剩下“萨福克”号的回波，当“萨福克”号刚开始转向，吕黔安斯立即抓住这一千载难逢的机会果断下令全速右转，在英舰雷达工作范围以外，全速绕过两舰的尾部，折向东行。——一时间，两艘英舰雷达屏幕上一片空白！托维接到失去雷达接触的报告，他知道原因不外三种，一是信号干扰，二是雷达操作失误，三是德舰突然转向，而第三种可能最大，同时鉴于德舰流失大量燃料的情况，极可能返回德国或与海上补给舰会合接受补给，因此他立即命令全力向北搜索，以尽快重新发现德舰！这简直是大海捞针！何况皇家海军的搜索方向还是错的，皇家海军采取了可能的一切侦察措施和手段，还是一无所获！
八时许，就在皇家海军一筹莫展之机，吕黔安斯却以为已经摆脱了皇家海军的追击，可以松一口气，便向德国海军司令部报告了击沉“胡德”号，击伤“威尔士亲王”号的经过和己舰的损伤情况，并汇报了取消“莱茵演习”准备返回法国的计划，整个电报足足发了半小时。这可是皇家海军求之不得的一份厚礼！设在爱尔兰和直布罗陀的皇家海军无线电测向站都截获了这一电报，并通过三角定位法准确测出了德舰的位置，托维随即判断出德舰正企图驶往法国的布勒斯特，然而此时由于皇家海军舰队已在海上活动了四天，“胜利”号航母和“反击”号已经因燃料耗尽返回斯卡帕湾，受伤的“威尔士亲王”号也已向英格兰返航，很多驱逐舰燃料即将耗尽，不得不返回基地，这样剩下的大型军舰将因缺乏驱逐舰的掩护，大大增加遭到潜艇攻击的危险，于是皇家海军从护航运输船队和海岸巡逻队中抽调５艘驱逐舰，由维安上校指挥，前来支援。所有英舰都朝着德舰可能的方向疾驶。
至５月２６日晨，皇家海军一直再没德舰的确切消息，眼看围歼行动就要功亏一篑，十时三十分，一架属于英国空军的ＰＢＹ“卡塔林那”水上飞机（由美国驾驶员史密斯海军少尉和布里格斯中尉驾驶，也有资料称是秘密助战的美军）在布勒斯特以西约７００海里处（约合１３００千米）发现“俾斯麦”号正以２０节航速驶向法国！此时托维所率的舰队已与“罗德尼”号会合，但在德舰西北１３０海里（约合２４０千米），如果没有奇迹发生很难追上，其他方向的军舰也大都距离很远，鞭长莫及！唯一的希望就是萨默维尔指挥的Ｈ舰队了，萨默维尔清楚地意识到，他的舰队已经从跑龙套的偏师成为绝对主力，因此一接到托维的命令，就立刻命令“皇家方舟”号航母起飞两架侦察机前去监视德舰，这两架侦察机赶到德舰上空正是时候，那架“卡塔林那”水上飞机已被德舰高炮击伤，刚刚返航。萨默维尔深知自己所肩负的责任重大，不敢有丝毫懈怠，他担心侦察机会受恶劣天气影响而失去目标，接着又派“谢菲尔德”号巡洋舰全速先行，用雷达牢牢盯住德舰。他知道Ｈ舰队的“声望”号战列巡洋舰火力弱装甲薄，如果进行炮战，肯定不是“俾斯麦”的对手，而托维指挥的“英王乔治五世”号和“罗德尼”号距离又远，一时半刻赶不到，只有靠“皇家方舟”号航母的舰载机迟滞“俾斯麦”号，以争取时间等待主力赶到。
十四时五十分，“皇家方舟”号冒着大风起飞１４架“箭鱼”，四十分钟后，机群发现了目标，兴奋的飞行员来不及细看就投入了攻击，８架飞机投下了鱼雷之后才发现原来这是“谢菲尔德”号巡洋舰，好在这些鱼雷不是被军舰规避，就是因磁性引信被海浪引爆，没有对军舰造成损失，避免了一场误击悲剧。鱼雷机只好悻悻返回航母。
此时，德国海军也没闲着，正全力调集附近海域的潜艇前来支援，其中Ｕ－５５６号最先赶到，并成功逼近到距离“皇家方舟”号仅４００米处，清楚看到航母正在进行起飞准备，可惜Ｕ－５５６号已在先前的巡航作战中用完了所有鱼雷，只能束手无策地作壁上观！
十九时，“皇家方舟”号航母再次起飞１５架“箭鱼”，此时“俾斯麦”号距离法国海岸越来越近，如果此次攻击再告失手，那就只能眼睁睁看着“俾斯麦”号逃脱围歼了！因此出战的皇家海军飞行员都清楚，只能成功不能失败，此后皇家海军还吸取了刚才攻击“谢菲尔德”号时磁性引信被海浪引爆的教训，全部鱼雷都换成了触发引信。
“箭鱼”在“谢菲尔德”号引导下，准确地找到了在暴风雨中航行的“俾斯麦”号，立即冒着德舰猛烈的对空火力开始攻击，德舰所有炮火疯狂开火，空中遍布高炮爆炸的黑云，一架英机被击中后拖着浓烟坠海，还有五架中弹起火，但皇家海军这些老式的双翼机全都玩了命，全然不顾德舰灼烈的对空炮火，利用云层掩护从左右两舷同时攻击，先后投下十三条鱼雷，“俾斯麦”号在舰长林德曼上校的指挥下，不时急转回旋，规避英机投下的鱼雷，但还是有两雷命中，一雷命中装甲防护严密的中部，损伤轻微。而另一枚鱼雷则是不偏不倚正中最薄弱的舰尾，炸毁了螺旋桨，碎片又卡住了舵机，舵机舱进水。这样一来，“俾斯麦”号只能用一侧轮机增速一侧轮机减速的方法来制止军舰原地打转，而且由于舵机舱舱壁很薄，出现破口后顺风航行将加剧进水，德舰只能忽左忽右地扭动着逆风向北航行，再无法取最近的航线返回法国，更要命的是在北面，托维的主力舰队正在兼程赶来！萨默维尔成功实现了迟滞德舰的目的，为最后歼灭“俾斯麦”号立下头功！
皇家海军“剑鱼”式鱼雷机
维安上校得知发现“俾斯麦”号后果断决定不再赶去与托维舰队会合，而是直接取最近航线拦截“俾斯麦”号。二十二时三十分，维安率领驱逐舰与“谢菲尔德”号会合，随即全速驶向德舰，开始鱼雷攻击。维安先用一艘驱逐舰吸引德舰火力，其余四艘奋勇冲上前发射鱼雷，在林德曼的出色指挥下，舵机失灵的“俾斯麦”号居然成功地避开了所有鱼雷！
维安再改变战术，四艘驱逐舰兵分四路，从前后左右四个方向同时攻击，但在德舰准确猛烈的火力轰击下，驱逐舰无法占领有利发射阵位，攻击一再落空。维安发扬皇家海军顽强坚韧的传统，指挥着驱逐舰紧盯不舍，一有机会就实施鱼雷攻击，直到５月２７日凌晨，维安的不懈努力才有了收获，两条鱼雷击中德舰，一中舰体中部，一中舰首，引燃了舰首燃料舱泄露的燃料，甲板上一片火海，并加剧了舰尾伤势，使其航速进一步降低。
焦头烂额的吕黔安斯向海军司令部发报，要求火速出动飞机和潜艇接应，但德国的岸基飞机“腿太短”，此时“俾斯麦”号尚在其作战半径之外，而附近的潜艇也赶不及，得到的只有德国最高统帅部和海军司令部发来的鼓气电，希特勒也亲自发电表彰吕黔安斯和林德曼以及全体官兵。午夜前后彻底绝望的吕黔安斯发出诀别电：“我舰已无法操纵，……将战至最后一弹！”
５月２７日七时许，日出云开，“俾斯麦”号在布勒斯特西北７４０千米，正缓慢地以１０节航速向北航行，离布勒斯特越来越远，已无可能返回法国，吕黔安斯知道皇家海军舰队正在步步逼近，“俾斯麦”号处境岌岌可危！
八时二十分，托维的主力舰队终于赶来了！“英王乔治五世”号拥有六门３５６毫米主炮，“罗德尼”号外观比较奇特，九门４０６毫米主炮全部集中在舰首，但火力强劲，这两舰的实力足以对抗“俾斯麦”号！
皇家海军“英王乔治五世”号战列舰皇家海军“罗德尼”号战列舰八时五十分，“英王乔治五世”号和“罗德尼”号拉开约２０００米距离，以分散德舰火力。在２。３万米距离上“罗德尼”号４０６毫米主炮首先开火，困兽犹斗的“俾斯麦”号毫不示弱立刻还击，在舵机失灵的情况下极其困难地缓缓右转，将战舰侧面面对英舰，以便发扬全部主炮火力。开始时德舰炮火还相当准确，第三次齐射还击中过“罗德尼”号，但随着德舰主炮射击指挥仪被毁，射击精度大幅下降，英舰一边逼近“俾斯麦”号，一边用主炮猛烈射击。皇家海军“诺福克”号、“萨福克”号和“多塞特郡”号重巡洋舰迂回至德舰右侧，与战列舰形成倚角之势。皇家海军战列舰和巡洋舰从几个方向开火，并不断调整位置以取得最佳阵位。因重伤而行动笨拙的“俾斯麦”号根本无法应对，不断被大口径炮弹命中，炮塔接连被毁，仅仅三十分钟，四座主炮炮塔全部被打哑，而德舰只有几发近失弹给英舰造成了轻微损伤。见“俾斯麦”号火力趋弱，托维下令两艘战列舰抵近射击。九时四十分，“罗德尼”号竟然在距离“俾斯麦”号仅仅３６００米处来回穿行，九门主炮连连齐射弹如雨下，“俾斯麦”号上层建筑烈焰翻滚，浓烟四起，面目全非，船舱内蒸汽管道被炸断，气雾弥漫，海水大量涌入舱室，舰体开始急剧左倾。曾几何时不可一世的“俾斯麦”号上如今已是血流成河，甲板上到处在爆炸燃烧，到处是尸体，主炮已全部被摧毁，只有个别副炮还在顽抗。
十时许，“俾斯麦”号开始下沉，“英国王乔治五世”号和“罗德尼”号毫不手软，凶猛的炮火继续倾泻。十时十五分，德舰所有炮火全被打哑，只能听任皇家海军宰割。托维见德舰沉没已是时间问题，而“英国王乔治五世”号和“罗德尼”号燃料消耗即将尽，便命令“多塞特郡”号巡洋舰和“毛利人”号驱逐舰留下来实施最后一击，其他军舰开始返航。
十时三十分，“多塞特郡”号驶至“俾斯麦”号右舷，在近距离上连射两条鱼雷全部命中。然后一边开炮一边绕到德舰左舷再发射一条鱼雷，“俾斯麦”号甲板上数百名水兵不等舰长下令就纷纷跳海逃生。
正在下沉的俾斯麦号
十时三十六分，“俾斯麦”号永远地沉入了大西洋，海面上数百名水兵挣扎待救，出于人道主义，“多塞特郡”号丢下绳索，救起大约８０名德军水兵，“毛利人”号也救起来２５人，但救生工作刚刚开始，就发现德军潜艇，“多塞特郡”号和“毛利人”号立即终止救援撤离现场。海中挣扎的数百名德军水兵最后只有５人后被德国气象船“萨克森沃尔德”号和一艘潜艇救起。“俾斯麦”号的编制人员多达２０００人，幸存者总共只有118人，吕黔安斯和林德曼都未在其中。
“俾斯麦”号虽已沉没，但战斗还未结束。５月２８日晨，德军轰炸机在其作战半径的极限海域攻击了返航中的英国舰队驱逐舰编队中的“马绍纳人”号和“鞑靼人”号驱逐舰。英舰由于燃料不足只能以低速航行，加之火力又弱，“马绍纳人”号被击沉。
６月１日，德军“欧根亲王”号重巡洋舰逃过皇家海军的尾追堵截，安全回到布勒斯特。
皇家海军根据破译的德军密码，对“莱茵演习”中预先出海的补给舰和油船展开围捕，至６月２３日，２艘补给舰和５艘油船五沉两俘，无一幸免，至此宣告了“莱茵演习”计划彻底破产，也宣告了德军使用大型水面舰只破坏大西洋航线的结束，自此后，德国海军的水面舰艇再无大的作为。
