第一次放飞“剑鱼”的努力是在5月26日下午3点进行的，这几乎导致了一场灾难：飞行员们将轻型巡洋舰“谢菲尔德”号误认成了敌人。他们混乱的攻击幸运地失败了，这主要是因为鱼雷上有问题的磁性引信未能正常工作。“剑鱼”们返回母舰进行了加油和重新挂载，这次它们使用的是更加可靠的触发引信。
5月26日傍晚7点10分，“剑鱼”再次出动了。大风狂暴地吹来，海浪高达25至40英尺（约7.6至12.2米）。当“剑鱼”起飞时，航母甲板在剧烈地起伏着，而且云层太厚以至于飞机无法保持队型。前两个飞行小队攻击了“俾斯麦”号，但并未给后者造成任何严重的破坏。
英国海军“皇家方舟”号航空母舰甲板上的勤务人员正在将一枚鱼雷挂载到一架“剑鱼”式飞机上，照片摄于1941年
击沉“俾斯麦”号
最后一个由5架“剑鱼”组成的飞行小队在晚上9点05分发动了袭击，他们以标准的对舰攻击战术发起了空袭——从约50英尺（约15.24米）的高空投下鱼雷，并将他们的瞄准点选在“俾斯麦”号前方两船长度处。林德曼舰长如果仅仅是维持原来的航向的话，那么英军的鱼雷将命中“俾斯麦”号12.5英寸（约320毫米）厚的装甲防护带，而且不会对该舰造成太大的伤害。
不过，林德曼却采取了一种规避策略——努力向左转弯。结果，那枚关键的鱼雷击中了这艘战列舰的船尾，将船舵卡死在了左12度角的位置上，并导致“俾斯麦”号只能在海面上无助地沿逆时针方向打着圈。船舵被卡得死死的，一点也动不了，舰员们也无法用水下的锯子把它切开。
英国人手头上所有可以用来发动最后一击的装备是老旧过时的“剑鱼”式双翼飞机。上图所示为一架“剑鱼”在完成了对“俾斯麦”号的鱼雷攻击后返回“皇家方舟”号航空母舰的情景
尽管德舰上的炮手们多次命中了英军的飞机，但没有一架“剑鱼”在空袭中损失。其中一架飞机机身上被高射炮火打出了175个窟窿，但大多数防空炮弹都是在没有爆炸的情况下直接从“剑鱼”柔软的帆布蒙皮中穿了出去。至于是哪架“剑鱼”完成了这最致命的一击并不确定，但普遍的记录是莫法特海军中尉（J.W. C. Moffatt）完成的。
就在“俾斯麦”号无助地在海面上打转的时候，包括“乔治五世国王”号战列舰、“罗德尼”号战列舰以及“声望”号战列巡洋舰在内的英国舰队在5月27日清晨赶到了。他们在早上8点47分开火了——从12英里开外迅速接近到2英里，最后接近到3000米，在这一距离上英军的主炮很容易击穿“俾斯麦”号的垂直装甲。
吕特晏斯上将和林德曼上校在炮战中阵亡了，他们极有可能是被“罗德尼”号9点左右打来的炮弹杀死的。“俾斯麦”号的主炮在9点30分被打哑了；到了10点钟，舰上燃起了熊熊大火。德国人担心这艘舰的残骸会被拖到英国并作为战利品展示，于是他们打开了通海阀，并引爆了舰上的沉船药包。“俾斯麦”号在上午10点40分沉没，在全部2400名舰员中只有118人幸存。
“俾斯麦”号作战航行简图 英国首相温斯顿•丘吉尔在其二战回忆录第三卷第十七章《“俾斯麦”号的命运》中强调了战列舰和巡洋舰的作用，但也承认是“舰载飞机发动了决定性的打击”。
威胁减少了
“欧根亲王”号于6月1日抵达了法国，该舰在南部海域巡逻时没有遭遇英国军舰，也没有发现任何船队，因为后者已经全部被转移出该海域了。德国人因损失了“俾斯麦”号而大为震惊，并且不再使用他们的战列舰和巡洋舰开展破袭英国海运补给生命线的作战活动了。
U艇导致的英国船运损失在1942年达到了顶峰，此后便随着盟军反潜能力的提高而急剧下降。到1943年，U艇在北大西洋上的有效活动几乎宣告结束。从1943年6月至1944年6月的“D-日”反攻欧陆期间，成千上万艘补给船穿梭在北大西洋上，德国人只成功地击沉了其中的92艘。
到“俾斯麦”号被击沉为止，该舰已服役了277天。如果从1941年5月18日该舰在格滕海芬港停泊的时间算起，其这次作战行动持续了215个小时——这已经足以证明它是海军历史上最伟大的破交舰了。
“俾斯麦”号的故事随着1960年上映的电影《俾斯麦舰歼灭战》（Sink the Bismarck!）和约翰尼•霍顿（JohnnyHorton）的那首歌曲而在美国变得广为人知——虽然约翰尼•霍顿的那首《击沉“俾斯麦”号！》（Sink theBismarck!）不属于电影实际配乐的一部分，但它确实与电影有关，而且已经成了一首小规模流行的经典之作。
电影《俾斯麦舰歼灭战》的海报 1989年，在一次水下勘探活动中人们发现了“俾斯麦”号的残骸，这艘巨舰静静地躺在距海面3英里（约4828米）、离法国海岸线400英里（约640千米）的海底。
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