1941年5月27日黎明，经过了一整夜的战斗，尽管多次击退了英军驱逐舰的鱼雷进攻，但俾斯麦号战列舰上的水兵们都高兴不起来。因为在前一天的战斗中，俾斯麦号被英军鱼雷机投下的鱼雷击中，造成方向舵卡死，只能在原地打转。全舰气氛一片凝重，所有人都知道，英国人的主力舰队追上来只是时间问题，排水量5万吨的俾斯麦号战列舰即将迎来最后一次战斗。
俾斯麦号战列舰
此时海浪越来越高，海面也刮起了8级大风。在强风的影响下，俾斯麦号的速度只有7节，舰体出现了轻微的倾斜。早上8点43分，皇家海军英王乔治五世号（HMS King George V）和罗德尼号（HMS Rodney）战列舰终于在23000米的距离上发现了俾斯麦号。
英王乔治五世号战列舰
8点47分，此时双方距离大约20000米，罗德尼号的406毫米（16英寸）口径主炮率先开火，一分钟后英王乔治五世号的356毫米（14英寸）口径主炮也发出了怒吼。俾斯麦号则以舰首的AB两座炮塔的380毫米（15英寸）主炮还击。战斗的第一回合是俾斯麦号的4门前主炮以寡敌众，对抗罗德尼号的9门主炮再加上英王乔治五世号的6门主炮。
罗德尼号战列舰开火射击
8点54分，战斗进入第二回合，诺福克号（HMS Norfolk）重巡的8门203毫米口径主炮也加入到了大合唱中。8点58分，罗德尼号的副炮也开始了演奏副歌部分。俾斯麦号则毫不示弱，反而抢先对罗德尼号形成跨射。9点零2分，罗德尼号发射的一枚16英寸炮弹击中俾斯麦号，顿时前桅杆、前甲板一片狼藉，测距仪损坏，数百人死伤。
俾斯麦号开火还击
9点零4分，战斗进入第三回合，最后一位乐手多塞特郡号（HMS Dorsetshire）重巡也加入了合奏。此时，两艘战列舰和两艘重巡洋舰一起围殴俾斯麦号。9点零8分，尽管对英王乔治五世号打出了4次齐射，但俾斯麦号的AB两座前炮塔已经无法开火。罗德尼号在拉近距离后还发射了6枚鱼雷，但是无一命中。
多塞特郡号重巡洋舰
9点21分，一枚自家炮弹在俾斯麦号舰尾的D炮塔内部爆炸，D炮塔也退出战斗。9点27分，沉寂了一段时间的舰首两座炮塔居然又打出了一次齐射。4分钟后，舰尾的C炮塔也打出了最后一次齐射。尽管副炮还在射击，但面对4艘英舰铺天盖地打过来的炮弹，很快也沉寂下来。此时，舰长命令放弃并凿沉俾斯麦号。经过40分钟1V4的炮战，毕竟双拳难敌四手，俾斯麦号被打瘫在海面。
一旦俾斯麦号失去反击能力，罗德尼号便迅速抵近，在2500～4000米的距离上用406毫米主炮继续猛轰。9点40分，俾斯麦号的B炮塔爆炸并起火。9点56分，罗德尼号再次发射两枚鱼雷，似乎只有一枚命中左舷。俾斯麦号不断中弹，但仍然奇迹般的漂浮在海面。10点钟，诺福克号在3600米的距离上发射了4枚鱼雷，似乎也是只有一枚命中。俾斯麦号的上层建筑已经面目全非了，到处都是炮弹炸开的大洞，甲板上看起来像个屠宰场。所有武器都已停止射击，水兵们开始跳海，只有主桅杆上的旗帜仍然在高高飘扬。罗德尼号在10点16分也停止了射击。
罗德尼号战列舰
10点20分，多塞特郡号在3000米距离上发射了两枚鱼雷，全部命中俾斯麦号右舷，但没有造成什么明显的破坏。10点36分，多塞特郡号在2200米距离上再次发射了一枚鱼雷，命中左舷。中雷后俾斯麦号向左严重倾斜，海水蔓延到了上甲板，左舷副炮也浸入水中。10点39分，俾斯麦号终于倾覆沉没。
在这场长达两个小时的战斗中，俾斯麦号展现了令人生畏的战斗力。英国军舰在9点零2分首次开火，10点16分停止射击。在74分钟内，俾斯麦号承受了前所未有的猛烈炮击。
多塞特郡号救起俾斯麦号上的水兵
4艘英舰朝俾斯麦号发射了2876枚炮弹，其中罗德尼号的主炮406毫米炮弹380枚，英王乔治五世号的主炮356毫米炮弹339枚，诺福克号的主炮203毫米炮弹527枚，多塞特郡号的主炮203毫米炮弹254枚，罗德尼号的副炮152毫米炮弹716枚，英王乔治五世号的副炮133毫米炮弹660枚。据估计大约有400多枚炮弹击中俾斯麦号。
俾斯麦号上共有2200多人，大部分水兵与舰同沉，只有115人获救。战斗结束1个小时后，多塞特郡号重巡救起86人，毛利人号（HMS Maori）驱逐舰救起25人。由于附近有德国潜艇活动，英国军舰很快就撤退了。几个小时后，U-74潜艇救起3人，一艘德国拖网渔船又救起两人。
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