Адмирал Эбергард приказал увеличить скорость до 14 узлов и сократить интервалы между броненосцами до 2,5 кабельтов. В 12.10 дымы были замечены и с мостика «Евстафия», после чего русская эскадра повернула на 8 румбов влево последовательно, что позволяло ввести в действие артиллерию всего борта. Русские крейсера занимали предписанные им места: «Кагул» — в голове колонны броненосцев, «Память Меркурия» — в хвосте. Но замыкающие и более старые броненосцы «Три Святителя» и «Ростислав» отстали.

«Гебен» повернул вправо практически одновременно, с русскими, и противники оказались на параллельных курсах. Плохая видимость определила дистанцию боя, которая оказалась исключительно малой — всего 40 кабельтов. Для линейных кораблей это был бой на дистанции пистолетного выстрела. И вот здесь начала сказываться разница между учебными стрельбами мирного времени и нервной обстановкой реального боя.

Управляющий огнем бригады лейтенант Смирнов определил дистанцию как 60 кабельтов, что и передал по радио. Это объяснимо — ему мешали густой туман и дым из труб головного броненосца. Дальномеры самого «Евстафия» выдали всего 38,5 кабельтов.

Смирнов никак не мог оценить ситуацию и медлил с приказом на открытие огня. Нервы Эбергарда не выдержали «Мы не можем ждать больше… Это не учения. Открыть огонь немедленно!» — приказал он. Время первого залпа «Евстафия» в различных источниках указано по-разному — от 12.18 до 12.24. На такой дистанции промахнуться было трудно, и первый же двухорудийный залп русского броненосца дал попадание в третий 150-мм каземат левого борта «Гебена». Снаряд пробил броню и вызвал пожар в каземате.

Погибли 12 человек, еще несколько матросов были отравлены газами от горящих зарядов и позднее скончались. В германских источниках на сей счет нет никаких сведений, но современная история турецкого флота говорит, что всего погибли 16 человек. Германская официальная история утверждает, что обе стороны открыли огонь почти одновременно в 12.20. По русским данным, «Гебен» начал стрелять примерно через 50 секунд после «Евстафия», уже получив первое попадание. Можно только посмеяться, читая утверждения, что немцы испытывали трудности с определением дистанции, так как русские корабли находились на фоне берега. В нескольких милях от него при сильной дымке?! Может, затянувшиеся средиземноморские каникулы скверно сказались на подчиненных старшего артиллериста «Гебена» капитана 3 ранга Книспеля? Первый залп «Гебена» лег перелетом, а дальше начались попадания. Всего «Евстафий» получил 4 снаряда. На броненосце погибли 33 человека, 25 были ранены. Пара шальных снарядов «Гебена» разорвалась в воде недалеко от «Ростислава».

«Гебен», развив полный ход, пытался охватить голову колонны противника. Но в это время линейный крейсер оказался под сосредоточенным огнем 5 русских броненосцев, залпы которых ложились очень хорошо. Однако вскоре опасность миновала — подобно видению русский флот растаял в тумане. По крайней мере, так говорит официальная германская история. Однако прокладки показывают, что бой велся на параллельных курсах, и противники отвернули в разные стороны практически одновременно — в 12.35.

Но как же на самом деле выглядел этот «сосредоточенный огонь»? «Иоанн Златоуст» стрелял самостоятельно с неверной установкой прицела. «Пантелеймон» из-за дыма и тумана не видел вообще ничего и огня не открывал. «Три Святителя» стрелял по неверным данным «Иоанна Златоуста». «Ростислав» предпочел обстрелять «Бреслау».

Зато головной «Евстафий», используя небольшую дистанцию, открыл беглый огонь из 152-мм и 203-мм орудий.