胡德的遭遇刺激了RN海军数十艘战舰的不懈追击。 两天后，前往被占领的法国进行维修，俾斯麦遭到来自航空母舰HMS Ark Royal的16架过时的Fairey Swordfish双翼飞机轰炸机袭击; 一个得分让战列舰的舵机无法操作。在第二天早晨的最后一场战斗中，已经瘫痪的俾斯麦在与两艘战列舰和两艘重型巡洋舰的持续交战中遭到严重破坏，最终沉没。大多数专家都认为战斗伤害会导致她最终陷入困境。沉船于1989年6月由罗伯特·巴德（Robert Bard）定位，此后又被其他几次探险队进一步调查过。

最开始，随着港口方向舵卡住，俾斯麦只能绕圈，无法摆脱追赶。虽然燃料短缺减少了英国可用的船只数量，但仍然可以使用乔治五世和罗德号以及多塞郡和诺沃克号。德国船员的情绪变得越来越沮丧，特别是当海军指挥部的信息到达船上时。为了提振士气，这些信息只突出了船员们发现自己的绝望情况。随着黑暗的降临，俾斯麦号暂时向设菲尔德开火，这艘巡洋舰迅速逃离。设菲尔德在能见度低的情况下摆脱了射击，菲利普维安船长的五艘驱逐舰组织被要求在整个晚上监视俾斯麦动向。

在5月27日的黎明之后，乔治国王号领导了这次袭击。在08:43，国王号舰的了望台发现了她，大约23,000米（25,000码）外。 4分钟后，罗德的两个前炮塔，包括6门16英寸（406毫米）炮，开火，然后乔治国王的14英寸（356毫米）炮开始射击。 俾斯麦号在08:50用她的前方主炮回击;但是都越过了英国舰只。此后，俾斯麦准确射击的能力变得越来越困难，因为无法驾驶的船在大海中不规律地移动并且剥夺了可预测的范围计算过程。

这四艘船向俾斯麦号发射了2,800多枚炮弹，并击中了400多枚炮弹，但未能通过炮火击沉俾斯麦号。在10点20分左右，俾斯麦燃料耗尽，Tovey下令巡洋舰Dorsetshire用鱼雷击沉俾斯麦。它向俾斯麦的右舷发射了一对鱼雷，其中一枚击中了。然后转移到她的左舷并发射了另一枚鱼雷，也击中了。当这些鱼雷攻击发生时，这艘船已经损坏得非常严重，以至于甲板部分都崩裂了。似乎最后的鱼雷可能已经引爆了上层建筑，当时已经在水下。在10点35分左右， 俾斯麦倾覆并在船尾缓慢沉没，于10:40消失。