Royal Navy skierowała przeciwko Bismarckowi i Prinz Eugenowi kilka zespołów. Jako pierwsze nawiązały z nim kontakt patrolujące Cieśniny Duńskie ciężkie krążowniki Suffolk i Norfolk. Następnego dnia nad ranem ze wschodu zaczął zbliżać się zespół, którego trzonem były krążownik liniowy Hood i pancernik Prince of Wales. Przebieg tej walki, która jest opowieścią samą w sobie, i zatopienie w jej trakcie Hooda, skłoniły Royal Navy do pełnej mobilizacji sił. Zniszczenie Bismarcka stało się zadaniem priorytetowym, nie tylko ze względów militarnych, ale również ambicjonalnych i propagandowych. Do pościgu zaangażowano także pancerniki King George V i Rodney, które mogły mierzyć się z Bismarckiem, a ponadto dwa stare pancerniki, Revenge i Ramillies (odwołane ze służby konwojowej) oraz krążownik liniowy Repulse i lotniskowiec Victorious. Z Gibraltaru wyruszył na północ zespół H (w składzie krążownik liniowy Renown i lotniskowiec Ark Royal). Łącznie do pościgu włączono sześć jednostek liniowych, dwa lotniskowce, trzynaście lekkich i ciężkich krążowników i dwadzieścia jeden niszczycieli (w tym polski ORP Piorun).

Cała ta armada, dysponująca potężnym potencjałem bojowym, mogła jednak nie wystarczyć. Uszkodzony przez Prince of Wales Bismarck musiał przerwać planowany rajd i kierował się do Brestu, mając wszelkie szanse na schronienie się pod osłoną własnego lotnictwa, zanim znaczniejsze siły Royal Navy zdążą go przechwycić. Ostatecznie o wyniku pościgu przesądziła jedna torpeda, zrzucona 26 maja wieczorem przez Swordfisha z lotniskowca Ark Royal, która uszkodziła stery, blokując lewy z nich pod kątem 12 stopni. Próba sterowania śrubami nie dała godnych uwagi efektów i o 21:15 dowódca pancernika zameldował, że okręt stracił zdolność manewrową. W tej sytuacji jego przechwycenie nie było już trudne. Następnego ranka o 8:43 Bismarck został dostrzeżony z pokładu pancernika King George V. Cztery minuty później idący wraz z nim Rodney otworzył ogień z dział kalibru 406 mm (z dystansu 20 kilometrów). Odezwały się też działa pancernika King George V i krążowników Norfolk i Shieffield. O 9:31 artyleria Bismarcka ostatecznie zamilkła, o 10:00 okręt płonął na całej długości z przegłębieniem na rufę i przechyłem 20 stopni na lewą burtę. Tym razem nie zdołał osiągnąć żadnych trafień na brytyjskich jednostkach (do czego przyczynił się w znacznym stopniu jego chaotyczny kurs i szybkie zniszczenie urządzeń celowniczych). Około 10:00 został wydany rozkaz opuszczenia okrętu. Wynik walki był już przesądzony, chociaż samo zatopienie Bismarcka okazało się problemem.

Bliski dystans walki sprawiał, że większość ciężkich pocisków 356 i 406 mm była wystrzeliwana z minimalnej odległości i idąc niemal płaskim torem raziła głównie nawodne części niemieckiego okrętu, co doprowadziło do rozbicia wież artyleryjskich i spustoszenia nadbudówek - włącznie ze stanowiskiem dowodzenia, zniszczonym wraz z dowództwem okrętu o 9:02 przez pocisk z Rodneya. Było ono otoczone pancerzem o grubości 350 mm, niemniej wspomniany już dystans walki spadał chwilami nawet do 2500 metrów, przy którym żaden z pancerzy niemieckiego okrętu nie był godną uwagi przeszkodą dla brytyjskich pocisków - teoretyczna przebijalność pancerza dla pocisków 356 mm już przy dystansie około 9 tysięcy metrów wzrastała do 396 mm (zaś maksymalna grubość pancerza burtowego Bismarcka to było 320 mm), zdolność penetracyjna pocisków 406 mm była oczywiście proporcjonalnie większa. Nie mogły one jednak razić dość skutecznie podwodnej części kadłuba, do tego należało użyć torped, które zostały odpalone przez pancernik Rodney i krążownik Dorsetshire. Dwie albo trzy z nich trafiły (torpedy strzelał też Norfolk, z możliwym jednym trafieniem). O godzinie 10:35 Bismarck przewrócił się przez lewą burtę, aby pięć minut później zatonąć rufą.

Bezpośrednia przyczyna zatonięcia (czy też dokładnie - bezpośrednia przyczyna zatonięcia właśnie o 10:40) nie jest jednak tak oczywista. We wcześniejszych opisach walki wiązano je wyłącznie z eksplozjami torped, niemniej wiadomo z relacji rozbitków, iż pierwszy oficer wydał rozkaz samozatopienia okrętu (przez wysadzenie przewodów dostarczających wodę zaburtową). Wszystko wskazuje też, że jego rozkaz został przynajmniej w części wykonany. Bez wątpienia przyspieszyło to zatonięcie Bismarcka, być może o minuty, może o trochę więcej. Powód wydania takiego rozkazu mógł być związany z faktem, że już w trakcie walki zginęły na pokładzie niemieckiego okrętu setki ludzi. Pancernik nie miał żadnych szans na przetrwanie, niemniej zdecydowanie powoli nabierał wody, zaś dalszy ostrzał musiałby zwiększyć jeszcze liczbę ofiar. Była to jakaś alternatywa wobec formalnego poddania jednostki (chociaż wedle niepotwierdzonych, dość sensacyjnie brzmiących doniesień, opublikowanych już w XXI wieku, próba poddania miała jednak mieć miejsce i sygnały zostały podobno zignorowane przez Brytyjczyków - niemniej równie dobrze może to być kolejny element otaczającej Bismarcka legendy, gdyż wedle wszystkich pozostałych relacji okręt zatonął z podniesioną banderą). Akcja ratunkowa była krótka i łącznie z pancernika uratowało się 114 osób. Lista ofiar obejmuje zatem niemal 2100 nazwisk (w ostatnim rejsie pancernik miał na pokładzie około 2200 osób).

Wrak Bismarcka został odnaleziony 8 czerwca 1989 roku przez drugą z kolei wyprawę zorganizowaną przez Roberta Ballarda. Tonący okręt opadł na zbocze wygasłego podwodnego wulkanu, po czym zsunął się wraz z lawiną mułu i osadów, nieruchomiejąc bliżej podstawy góry, na głębokości 4791 metrów. Spoczywa na równej stępce, w bardzo dobrym stanie zachowania (oczywiście poza zniszczeniami wynikłymi w czasie walki i skutkiem uderzenia o dno). Brakuje wież artyleryjskich, które wypadły z barbet, gdy pancernik obrócił się do góry stępką, wówczas też odłamała się najpewniej rufa, której Ballard nie zdołał odszukać (co udało mu się w przypadku części nadbudówek i jednej wieży).

Wrak nie nosi śladów implozywnych zniszczeń, co potwierdzałoby wersję o ostatecznym samozatopieniu - kadłub zatonął najwyraźniej w dużej mierze wypełniony wodą, z małą liczbą niezalanych pomieszczeń. Zachowana na większej powierzchni farba (z widocznymi elementami kamuflażu) zdaje się wciąż chronić kadłub przez korozją. Na miejscu jest też odeskowanie pokładu. Dodatkowo przez dziobową część Bismarcka (w okolicy drugiej barbety) przebiega jeden z transatlantyckich kabli komunikacyjnych. Ballard zachował położenie wraku w tajemnicy (został on uznany za grób wojenny), niemniej przekazał w swoich relacjach dość szczegółów, aby odszukanie Bismarcka nie było trudne. Jak dotąd miało miejsce sześć wypraw do wraku. Kolejne, po ekspedycji Ballarda, odbyły się w latach 2001-2005.

Czerwiec 2001- zorganizowana przez Deep Ocean Expeditions pod kierownictwem Michaela McDowella. Pierwsze zejście do wraku na pokładzie załogowych pojazdów typu Mir.

Lipiec 2001 - wyprawa Blue Water Recoveries pod kierownictwem Davida L. Mearnsa (ta sama, która kilkanaście dni później odnalazła wrak HMS Hood). Materiał zebrany z pomocą zdalnie sterowanego pojazdu podwodnego Magellan 725.

Maj-czerwiec 2002 - wyprawa zorganizowana przez Jamesa Camerona, która zaowocowała obszernym materiałem filmowym z penetracji wraku. Wykorzystanie małych zdalnie sterowanych pojazdów podwodnych pozwoliło na zbadanie obszarów burty poniżej linii wodnej. W większości okazały się one otwarte na morze, niemniej zdaniem Camerona gródź przeciwtorpedowa nie została ani razu naruszona, zaś same zniszczenia burty w tych miejscach wiążą się przede wszystkim z impetem uderzenia o dno. Ta wyprawa również wykorzystała pojazdy typu Mir do bezpośrednich oględzin wraku.

Lipiec 2002 - ponownie Deep Ocean Expeditions pod kierownictwem Michaela McDowella, pojazdy typu Mir, sześć zanurzeń. Ta wyprawa była już zasadniczo komercyjną (czyli po prostu biletowaną).

Maj-czerwiec 2005 - także Deep Ocean Expeditions pod kierownictwem Michaela McDowella, tak samo komercyjna. Następna miała odbyć się w 2012 roku, ale nie doszła do skutku.
k

Można zapewne powiedzieć, że legenda Bismarcka rozrasta się z latami. Czasem przypisuje mu się niemalże "niezatapialność" czy wręcz "niezwyciężoność", w innych przypadkach czyni się zeń symbol romantycznej walki czy pełnej patosu klęski. Jego wielkość fascynuje, realna historia służy za podstawę lub pretekst tworzenia nowych wątków. Istnieje też szereg książek i filmów na jego temat i przypuszczam, że z czasem zdarzą się jeszcze kolejne wyprawy do wraku, że nie zostanie on szybko zapomniany.