Во время Ютландского боя 31 мая/1 июня 1916 г. боевые действия "Фон-дер-Танна" находился под командованием нового командира капитана 1-го ранга Ценкера.
15 ч. 10 м. Легкие силы противников обнаружили друг друга и вступили в бой.
16 ч. 30 м. На "Лайоне" обнаружили пять германских линейных крейсеров, идущих на северо- запад со скоростью 25 узлов. Незадолго до этого опознали противника и немцы. Имевший задачу навести британские линейные крейсера на главные германские силы, вице-адмирал Хиппер решил дать бой на отходе.
16 ч. 40 м. Хиппер построил свои линейные крейсера в строй пеленга и лег на курс 135°, увеличив ход до полного, начал отходить на свои главные силы, что впоследствии получило название как "бег на юг".
В свою очередь вице-адмирал Битти с шестью линейными крейсерами, осуществляя тактическую разведку, чтобы выяснить присутствие немецких линейных кораблей, решил преследовать противника. Он также построил линейные крейсера в строй пеленга, лег на параллельный немцам курс, приказав отставшей 5-й эскадре линейных кораблей увеличить ход до 25 узлов, но не стал выжидать её приближения, опасаясь упустить противника. Англичане находились западнее противника в светлой части горизонта и хорошо просматривались.
16 ч. 40 м. Хиппер приказал своим кораблям "разделить цели слева". В Ютландском бою линейный крейсер "Фон-дер-Танн" был концевым кораблем боевой линии 1 -й разведывательной группы, и это означало, что он должен был стрелять по "Индефатигеблу" – концевому в боевой линии англичан, который, в свою очередь, после распределения целей должен стрелять по "Фон-дер-Танну".
16 ч.48 м. Обе эскадры одновременно открыли огонь, и залпы (по одному орудию в башне) загрохотали на всех 11 кораблях, шедших на юго- восток со скоростью 25-26 узлов. На дистанциях, изменяющихся от 9 000 до 16 000 м (50-85 каб.). благодаря благоприятным условиям освещения, стрельба немецких кораблей оказалась более быстрой и меткой.
16 ч. 49 м. "Фон-дер-Танн" (старший артиллерийский офицер корветен-капитан Мархольц) открыл огонь по "Индефатигейблу". В результате попадания его снарядов английский линейный крейсер взорвался. В течение этого времени "Фон-дер- Танн" выпустил 52 снаряда калибра 280 мм (7,9% боекомплекта) и 38 калибра 150 мм на дистанции, увеличивающейся с 12 300 м до 14 600 м (66-79 каб.), и есть предположение, что он добился пяти попаданий 280-мм снарядами (9,6% попаданий).
Во время своего поединка с "Фон-дер-Танном" "Индефатигейбл" не добился ни одного попадания из 40 выпущенных им по противнику снарядов калибра 305 мм.
17 ч. 02 м. Через три минуты после начала стрельбы три снаряда с "Фон-дер-Танна" попали в "Индефатигейбл" возле грот-мачты, и над кораблем поднялось густое облако дыма. Вслед за тем он вышел из строя вправо (вероятно, вследствие повреждения рулевого привода) с заметным креном на левый борт. Затем в него попало ещё два снаряда; один в бак, другой – в переднюю башню, и спустя некоторый промежуток времени в его носовой части поднялся столб пламени и громадное облако густого черного дыма, в котором можно было рассмотреть различные крупные предметы, в том числе летевшую вверх дном шлюпку. Когда дым рассеялся, "Индефатигейбла" на поверхности моря уже не было.
17 ч. 05 м. Спустя 16 минут после открытия огня линейный крейсер "Индефатигейбл" был потоплен "Фон-дер-Танном". Из всего экипажа в количестве 1019 человек уцелело лишь двое. Линейный крейсер "Нью-Зиленд" (типа "Индефатигейбл", 1912 г.) тотчас же перенес огонь с "Мольтке" на "Фон-дер-Танн". Теперь "Фон-дер-Танн" вступил в бой с "Нью-Зилендом", но через 6 минут перенес огонь на линейный корабль "Бархэм" и затем снова открыл огонь по "Нью-Зиленду".
Линейный крейсер "Фон-дер-Танн". Повреждения, вызванные английским 343 мм снарядом в районе башни "С".
Причиной переноса его огня с более мощного линкора "Бархэм" на "Нью-Зиленд" было выведение из строя попаданиями британских снарядов носовой и кормовой башен, и только два его орудия левой бортовой башни могли стрелять по линкору "Бархэм". В то же время "Фон-дер-Танн" непрерывно маневрировал, чтобы уклониться от подавляющих залпов 381-мм снарядов 5-й эскадры линейных кораблей англичан.