Если бы это произошло, никаких шансов перехватить линейный крейсер не оставалось. Однако он приказал 4 мощным эсминцам из состава эскорта конвоя присоединиться к Барнетту, и это соединение снова расположилось между «Шарнхорстом» и его целью. Тем временем немецкие эсминцы продолжали поиск в юго-западном направлении, уходя прочь от конвоя и места событий, хотя с них видели отблеск осветительного снаряда и какие-то взрывы вдали. Они продолжали следовать прежним курсом до 10.27, а потом повернули на северо-восток и попытались найти своего флагмана. Больше «Шарнхорст» они не видели.
«Дьюк оф Йорк» продолжал приближаться и сейчас находился на расстоянии 160 миль, когда крейсера сообщили, что «Шарнхорст» снова появился на экране радара и опять пытается атаковать конвой. «Шеффилд» сообщил об этом в 12.21. С дистанции 11000 ярдов крейсера снова открыли огонь, и после 20 минут нерешительной перестрелки «Шарнхорст» еще раз отвернул прочь. На этот раз он сумел отомстить за себя, дважды попав в «Норфолк» 280-мм снарядами. Была разбита одна из башен главного калибра и большинство радарных установок. Британские эсминцы не сумели провести торпедную атаку, и «Шарнхорст» второй раз оторвался, на прощание накрыв «Шеффилд». Крейсер получил несколько осколочных пробоин. Бей решил прекратить операцию и повернул в Норвегию. В 14.18 он по радио приказал эсминцам сделать то же самое. «Шарнхорст» пошел на юг со скоростью 28 узлов. Барнетт прекратил огонь и последовал за ним, зная, что линейный кресер направляется прямо в теплые объятия Фрезера.
Это произошло в 16.17. Радар «Дьюк оф Йорка» обнаружил «Шарнхорст» на дистанции 32 мили на NNO, немецкий корабль приближался на большой скорости. Ловушка была поставлена. Адмирал Фрезер намеревался сблизиться до 12000 ярдов, а потом открыть огонь главным калибром. Одновременно он приказал своим 4 эсминцам приготовиться к торпедной атаке, когда для этого настанет удобный момент. В 16.50 «Белфаст» снова осветил «Шарнхорст» осветительными снарядами, и тогда прогремел первый залп «Дьюк оф Йорка».
И снова «Шарнхорст» был застигнут врасплох. Стефен Роскилл приводит рассказ одного из моряков эсминца «Скорпион»:
«Когда разорвавшийся осветительный снаряд осветил „Шарнхорст“, я увидел его настолько отчетливо, что различил башни, стоящие по-походному. На полной скорости он выглядел великолепно. И почти сразу его скрыла стена воды первого залпа „Дьюк оф Йорка“. Когда он снова появился, его башни уже развернулись на борт».
На борту линейного крейсера реакция была мгновенной. Он немедленно развернулся, увеличил скорость и пошел на север, пытаясь оторваться от нового противника.
«И тогда началось. Удар за ударом. Буквально за считанные секунды водоворот событий захлестнул корабль и его экипаж. Гёдце <один из спасшихся моряков „Шарнхорста“> увидел огромные всплески слева по носу примерно в 150 ярдах. Это могли быть только тяжелые снаряды. Затем, когда корабль начал разворачиваться, одна из его башен открыла огонь».
Но «Шарнхорст» уже не мог спастись. «Дьюк оф Йорк» безжалостно преследовал его, несмотря на отчаянные маневры с целью оторваться от погони. 356-мм снаряды падали вокруг немецкого корабля, хотя скорость «Шарнхорста» сначала позволила ему немного оторваться.
В 17.24 адмирал Бей понял, что он и его корабль обречены. Он отправил радиограмму: «Мы окружены тяжелыми кораблями». Бой превратился в дуэль между двумя линкорами, один из которых гнался за другим.
Последняя схватка гигантов в полярной ночи ознаменовала финал неоднократных попыток немцев оспорить британское господство на море. В Ютландской битве и на Доггер-банке в Первую Мировую войну, у берегов Норвегии и в Атлантике во Вторую Мировую англичане принимали этот вызов, но каждый раз противник получал возможность ускользнуть у них из рук. На этот раз адмирал Фрезер ошибок не допустил.
Стрельба «Шарнхорста», что было совершенно нетипично для немцев, сначала была крайне неточной. Но в ходе затяжной погони меткость улучшилась, и он несколько раз накрывал британский корабль с дистанции от 17 до 20 тысяч ярдов. Обе мачты «Дьюк оф Йорка» были пробиты 280-мм снарядами во время этой фазы боя. Однако эти снаряды не взорвались, и повреждения были минимальными.
