Линейный крейсер "Гебен". (Схема бронирования в районе мидель-шпангоута)
Первый залп "Гебена" лёг перелётом. В источнике [1] старший артиллерист "Евстафия" лейтенант Невинский пишет: "Почти тотчас после нашего залпа "Гебен" дал залп из всех пяти башен (я ясно видел это в бинокль). Продолжая смотреть в бинокль, я увидел какие-то черные точки. Протер стекла платком, вновь поднес бинокль к глазам: точки еще были видны и теперь уже поднимались вверх. Я понял, что это неприятельские снаряды, сосчитал их – пять штук, затем они исчезли из поля зрения…"
Второй залп также лёг перелётом, но один снаряд пробил навылет вторую дымовую трубу "Евстафия" и разорвался за его левым бортом, повредив осколками радиоантенну.
Третий залп лег недолётом, но один снаряд попал в правый носовой каземат 152-мм орудия повредил его и пробил две броневые плиты толщиной 152 мм и вызвал большие человеческие жертвы.
Четвертый залп накрыл батарею 152-мм орудий (между казематами в районе 54 шпангоута). Снаряд пробил 127-мм броню, оставив в ней почти идеальное круглое отверстие, вызвал большие разрушения и пожар приготовленных к стрельбе зарядов, убив и ранив несколько человек.
Пятый и шестой залпы легли недолётом, но один снаряд разорвался на воде непосредственно у борта в районе 22 шпангоута и осколками разорвал легкий надводный борт над бортовой броней толщиной 75 мм в районе носового лазарета, где никого не было, разрушил трубопроводы судовых систем и часть прилегающих помещений. Образовалась надводная пробоина сравнительно больших размеров.
В скоротечном бою в течение 10 минут на дистанции 6400-7300 м (34-39 каб.) "Гебен" выпустил 19 280-мм бронебойных снарядов, хотя русские наблюдали падение не менее шести залпов (30 снарядов), и, согласно источника [11], добился трех попаданий (16 % попаданий) и одного близкого разрыва в воде, согласно Campbell [8], добился четырех попаданий (21 % попаданий)в "Евстафий", потери экипажа которого составляли 33 убитых и 35 раненых. Согласно Hildebrand [7], "Гебен" добился одного попадания снарядом главного калибра в "Евстафий", однако и сам получил попадание тяжелым снарядом в каземат № 3 левого борта.
Добившись накрытия, "Евстафий" перешел к стрельбе беглым огнём. Носовая башня видела цель хорошо и стреляла с равными промежутками времени, из кормовой же несколько раз докладывали, что не видят цели из-за дыма и мглы. Затем он открыл огонь из 152 и 203-мм орудий. Всего было сделано 16 выстрелов из орудий главного калибра (6,25% попаданий), из них 12 приходилось на носовую башню, а 4 на кормовую. Было выпущено 19 снарядов калибра 152 мм и 14 калибра 203 мм. Огонь велся около 10 минут, хотя "Гебен" был виден в течение 14 минут.
Остальные русские корабли вели огонь только тогда, когда видели противника, но попаданий не достигли. "Иоанн Златоуст" выпустил 6 снарядов калибра 305 мм на прицеле 11100 м (60 каб.). "Пантелеймон" же не сделал ни одного выстрела из орудий главного калибра. "Три Святителя", отставший и повернувший позже, видел весь бой лучше "Пантелеймона" и сделал 12 выстрелов на прицеле 11100 м (60 каб.), потом перешёл на самостоятельный прицел. Таким образом, бой с "Гебеном" фактически вёл один "Евстафий".
В 12 ч. 35 м. "Гебен" снова начал поворот вправо и вскоре скрылся окончательно. Корабли русской эскадры ещё некоторое время шли прежним курсом, а затем начали поворот вправо с целью погони. Однако на курсе был обнаружен плавающий предмет, принятый за мину. Опасаясь подрыва, Эбергард приказал отвернуть влево. Пройдя ещё некоторое время на север, русская эскадра направилась в Севастополь.
Бой у мыса Сарыч продолжался всего 14 минут и проходил на дистанции 7400-6500 м (40-34 каб.). Согласно [11], "Гебен" в ходе боя получил 14 попаданий снарядов крупного и среднего калибра. На нем было убито 105 человек и ранено 59. На "Евстафии" имелись пробоины в броневых плитах двух казематов орудий среднего калибра, были также повреждены отдельные помещения и вспомогательные механизмы, убиты 4 офицера и 29 матросов и ранены 1 офицер (позднее скончался от ран) и 24 матроса.