自5月19日由格但斯克出发后，经过近四个昼夜的航行。
5月23日凌晨4点，德国分舰队驶入丹麦海峡西口。吕特晏斯命令俾斯麦号和欧根亲王号提速到27节，以便快速冲过海峡。对德国分舰队而言，丹麦海峡是一个重要关口。一旦通过，便进入了广阔海域，那样英国海军就难以拦截到分舰队。
10时，德国战舰的声纳与雷达发现12公里外有两艘英国重巡洋舰。
他们分别是诺福克号和萨福克号，其满载排水量各为1.2万吨和1.3万吨。前者装备有203毫米主炮8门，102毫米副炮8门。后者装备203毫米主炮8门，102毫米副炮4门。航速均为32节。
吕特宴斯当即下令开火。
此时，风暴仍在继续。海面上浪涛汹涌，暴雨倾盆，大雾弥漫。
俾斯麦号进行了五次齐射，其中三次跨过了诺福克号，炮弹碎片落在了诺福克号的甲板上。
诺福克号见势不妙躲进了海雾中，结束了这场短促的战斗。
但380mm舰炮射击所产生的震动震坏了俾斯麦号的雷达设备。
吕特晏斯便下令改变队形，让欧根亲王号打头，利用欧根亲王号的雷达探路。
22：00左右，吕特晏斯下令俾斯麦号做一个180º转弯来奇袭两艘正在跟踪他的英国重巡洋舰。
虽然那时在暴雨中用肉眼难以看清俾斯麦的轮廓，但萨福克号的雷达侦测到了俾斯麦号的机动，并做出了回避。
接下来的整个夜晚，两艘英国重巡洋舰一直保持跟踪状态，持续对外发送德国舰队的所在地点与方位。
收到发现德国分舰队的报告后，英国本土舰队副司令霍兰德中将立即率两艘主力舰火速赶往事发海域。
霍兰德中将所率领的分舰队包括胡德号战列巡洋舰、威尔士亲王号战列舰。
胡德号战列巡洋舰是当时英国最大的战舰。
标准排水量41000吨，满载排水量5万吨。 配备381mm主炮八门。152mm口径副炮12门。高射炮76门。 水线装甲 305mm司令塔装甲280mm，炮塔装甲381mm。航速32节。
胡德号名义是战列巡洋舰，实质属于高速战列舰。
战列巡洋舰的意思就是说，具备战列舰的火力，巡洋舰的速度，但装甲较为薄弱。战列巡洋舰的一般舷侧装甲为200mm。而胡德号的侧舷装甲达到305mm，已经达到了战列舰的水平，加上8门381m重炮。其实就是一艘战列舰。属当时英国舰当中打击威力最强的战舰。系英国皇家海军的骄傲。
威尔士亲王号战列舰是根据1935年海军条约建造的。标准排水量35490吨(满载40580吨 。配备10门356mm重炮，152毫米副炮16门，高射炮60门。航速29节。战斗力非常强大，典型的船坚炮利。是当时世界上战列舰中的佼佼者。
5月24日凌晨，英国分舰队抵达丹麦海峡出口西端。此时，暴雨停歇，天气开始转晴。
5时35分左右，胡德号的雷达发现了德国分舰队。霍兰德中将当即下令所属两舰取280度航向，与敌方220度航向形成夹角，快速接近敌舰。
5时52分，英国舰队首先开火。
胡德号、威尔士亲王号先后向领头的欧根亲王号发起了齐射。英国人把欧根亲王号当成了俾斯麦号。这也难怪，一般，舰队领航的都是旗舰。可是，他们不知道是俾斯麦号因为雷达出了故障而将旗舰位置让给了欧根亲王号。
欧根亲王号重巡洋舰，标准排水量14240吨。装备有4座双联装203毫米主炮、6座双联装105毫米高平两用炮、6座双联装37毫米高炮、6门20毫米高炮和4座三联装533毫米鱼雷发射管，侧舷装甲最厚处可达到80毫米，最大航速32.5节。
双方相距22公里时，战斗打响了。
英国人第一轮炮弹打的非常准。射弹就落在欧根亲王号舰体不远处。
可以这么说，再经过几轮调整， 英国人很有可能将欧根亲王号轰成碎片。形势很危急。欧根亲王号装甲很薄弱，不经打！
一开始，吕特宴斯牢记雷德尔元帅临行前的嘱托:不要和敌人主力舰队发生交火，你的任务是破坏敌人的海上航运。所以在第一时间做出的反应是准备下令两艘军舰取180度航向掉头返航，快速逃跑。
可是，倔强的俾斯麦号舰长林德曼却积极请战:指挥官阁下，我可不想让我屁股下的那头传着了火呀！
炮术长施奈德少校也积极请战。表示凭借新锐的俾斯麦号完全可以击败英国分舰队。
炮声轰隆，战斗在继续。
情况太紧迫，现在英国人正在猛烈的炮击欧根亲王号。
欧根亲王号正在承受的巨大的压力。再不下令还击， 很有可能在新一轮的炮击中，欧根亲王号会炸的飞上天。
何去何从，到底该怎么办？吕特宴斯长吁短叹，沉吟不决。
英国分舰队的胡德号战列巡洋舰、威尔士亲王号战列舰以27节航速高速行驶，瞄准俾斯麦号及其僚舰欧根亲王号打出了一轮又一轮的齐射。
炮弹雨点般落在俾斯麦号、欧根亲王号周边。
一是因为情况危急，二是部下积极要求与英国人一战。
经过考虑之后，5点55分，吕特宴斯下令分舰队投入战斗。
5点56分，威尔士亲王号的一发356毫米炮弹击中俾斯麦号的舰首，并造成油舱破裂。
5时58分，"威尔士亲王"号再次命中俾斯麦，造成两台锅炉停转。
德国分舰队也猛烈地开火还击。
俾斯麦号的8门380mm主炮轮流开炮，对胡德号实施齐射。又以16门150mm副炮射击威尔士亲王号 。
同时 欧根亲王号的8门230mm主炮也对准胡德号，实施了齐射。
两舰边调整航向，边加速前驶。
双方交战距离进一步拉近至13公里。
炮塔内，官兵们正汗流浃背，紧张地装填弹药。
桥舰顶部，观测兵们不停地测量英舰距离、方位、航向、航速。
各炮塔依次展开轰击，炮声连绵不断。
战火映照海面，炮声响彻天际。
6时，俾斯麦号对正在转向中的胡德号实了第五轮炮击。一颗炮弹击穿了胡德号的后甲板装甲，落入X炮塔弹药库。引起弹药殉爆，令胡德号当场断成两截，缓缓的沉入了海底。
舰上1416名船员，仅有3人幸存，其余壮烈牺牲。本土舰队副司令霍兰德中将英勇殉职。
人们常常以为胡德号因为甲板装甲薄弱，以致遭到击沉。其实不然。它的甲板装甲也比普通的战列舰薄不了多少，与普通战列舰相差无几。
它的最大的问题就是不重视弹药库的防火， 这是英国军舰的通病。
一旦弹药库中弹起火，火焰很可能引燃发射药，引起整个弹药库爆炸。这才是胡德号沉没的真正原因。
干掉了胡德号之后，俾斯麦号、欧根亲王号调转炮口向威尔士亲王号发动猛击。
6点04分，俾斯麦号的一枚穿甲爆破弹命中了威尔士亲王号的舰桥罗经室。
导致罗经室内，除舰长里奇和另外一名舰员之外全部死亡。可以想象，当时那个景像多么惨烈:舱室内死尸遍布，血肉飞溅。刚才还是活蹦乱跳的，现在就成了一一具冰冷的尸体。
从地上跌跌撞撞爬起的里奇振作精神，做出了一个正确的决定:转舵160度全速撤退。
他的决定是非常及时的。
就在他下达此命令后，威尔士亲王号又接连中弹。 其中，被俾斯麦号的380mm炮弹击中舰体两发，被欧根亲王号的203mm炮弹命中四发。造成战舰严重受创，舰体大量进水，左倾20度。
可以这么说，撤退的命令如果再下的晚一点， 威尔士亲王号再被打上几发，就会被打得舰底朝天，翻沉海底。
英德双方主力舰展开交战时，在战场附近的英国巡洋舰萨福克号、诺福克号因距离尚远，一时插不上手。
6时许，打头加速行驶的诺福克号巡洋舰由28公里外对德国分舰队实施炮击。连打了四轮齐射，却无一命中。
6时20左右，撤退中的威尔士亲王号驶抵两舰附近，然后，一道与两舰向东撤走。
与此同时，德国分舰队停止追击，转舵向西驶去。
至此，丹麦海峡之战结束。
双方的战斗损失:
英国方面：
战列巡洋舰胡德号沉没。
战列舰威尔士亲王号重伤。
德国方面：
重巡洋舰欧根亲王号未受伤。
战列舰俾斯麦号中弹三发。
1941年5月24日清晨6点32分，舰队司令吕特晏斯给德国海军西部指挥部司令萨尔威希特尔上将发了一封电报汇报战果。电文写到“胡德号在战斗开始五分钟后，6点左右沉没，英王乔治五世号受重创撤退，我舰速度减慢，船首被击中”。
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