這時RA—55A船隊已經脫離了危險，JW—55B船隊則吉凶未卜，距離弗雷澤的編隊還有150海裏。
英艦首先向德艦發射照明彈，德艦意識到英艦就在附近，但德艦是頂風航行，風雪交加撲麵而來，瞭望根本無法發現目標。而德艦雷達性能又差，也無法迅速發現目標。
就在德艦茫然不知所措的時候，英艦的主炮開火了，密集的炮火在德艦四周掀起了巨大水柱。德艦隻能按照英艦炮火大致位置還擊。
交戰中德艦雷達剛發現英艦，正要確定其方位，英軍“諾福克號”巡洋艦的一發炮彈正好命中主桅，桅杆頂部被炸飛，安裝在主桅上的頂部雷達被徹底炸毀。
貝伊深知在暗無天日的北極海上，沒有雷達是根本無法作戰的，因此下令轉舵撤退，但仍接連被英艦兩發炮彈擊中，好在其中一發是啞彈，才沒有造成嚴重損害。
“沙恩霍斯特號”憑借著航速，很快就與英艦拉開了距離。
當“沙恩霍斯特號”擺脫英艦之後，如果憑借其航速優勢，迅速掉頭返航，是完全有可能逃脫英軍的包圍。但貝伊沒有這樣做，因為他深知，消滅JW—55B船隊，可以使蘇軍的作戰準備推遲一個月之久。
所以他決定利用中午前後短暫的日照時間，再次搜尋JW—55B船隊，做最後的努力。於是貝伊指揮“沙恩霍斯特號”改向東北。
緊追“沙恩霍斯特號”的英艦沒有料到德艦會突然改變航向，但伯內特準確判斷出德艦的企圖，敵變我變，立即停止追擊，改向西北航行，準備在JW—55B船隊前方搶占有利陣位。但是德、英雙方，一個向東北，一個向西北，分道而行，距離越來越大。
12月25日上午10時左右，德軍偵察機發現弗雷澤編隊，由於天氣惡劣，能見度很低，飛行員發回的報告含糊不清——北角西北100海裏發現一支東向艦隊，其中可能有一艘戰列艦。
而接到報告的德軍指揮官處事呆板，要求報告必須準確清楚，不能有可能、大概之類的語句，便將關鍵的“可能有一艘戰列艦”這一句刪去，然後才轉發給貝伊。貝伊認為這肯定是英軍軍艦，但距離尚遠，決定不予理睬。
一小時後，貝伊下令轉向西行，正好與英軍巡洋艦編隊相對而行。
時間不長，伯內特旗艦“貝爾法斯特號”的雷達在28000米距離上發現目標，伯內特毫不懷疑地確定這就是“沙恩霍斯特號”。
他立即向弗雷澤報告，同時命令JW—55B船隊轉向東南，自己率領掩護編隊則向東北接敵。
中午時分，“沙恩霍斯特號”的瞭望發現約在10000米外出現軍艦桅杆，貝伊立即下令火炮測距儀開機，為主炮測定距離，同時主炮準備射擊。
隨著槍炮軍官的一聲令下，“沙恩霍斯特號”280毫米主炮首先開火。伯內特隨即下令巡洋艦開火，驅逐艦則全速接敵，實施魚雷攻擊。
此時海麵風浪很大，英軍驅逐艦難以占領有利發射陣位，也就無法發射魚雷，而英軍巡洋艦則與德艦展開了激烈的炮戰，戰鬥整整持續了20分鍾，英軍“諾福克號”被兩發炮彈擊中，上層建築起火，傷亡13人。
“沙恩霍斯特號”也被多發炮彈命中，而貝伊根據英軍近失彈所激起的巨大水柱，錯誤判斷英軍為戰列艦。他見己方雷達受損；驅逐艦也不在附近，孤立無援；海麵風暴又大，形勢非常險惡，便決定迅速脫離接觸，掉頭返航。但德艦的撤退航線正好與弗雷澤的航線交錯，這為弗雷澤提供了絕佳的機會。
午後13時，向南搜索的德軍驅逐艦與JW—55B船隊相距僅10海裏，但海麵一片昏暗，德軍什麼也沒有發現，雙方擦肩而過。
貝伊通知驅逐艦返航。
伯內特率領編隊緊緊尾隨著“沙恩霍斯特號”，此時“謝菲爾德號”因發動機故障，沒有追趕，隻有兩艘巡洋艦和4艘驅逐艦緊追不舍。
貝伊見狀，曾一度企圖掉頭殺個回馬槍，但德艦剛一掉頭，英艦也隨之退後，避免與德艦交火，始終與德艦保持著距離，同時不斷向弗雷澤報告德艦的位置和航速。
弗雷澤的旗艦“約克公爵號”戰列艦雷達在22海裏距離發現德艦，弗雷澤下令準備射擊，盡管天色一片漆黑，炮手根本看不到德艦的蹤影，但憑借著炮瞄雷達，“約克公爵”356毫米主炮已經牢牢盯住了德艦。
不久，“約克公爵號”與德艦的距離已經縮短到20000米，弗雷澤命令伯內特向德艦發射照明彈。