Поэтому, заметив двигавшиеся на них горящие суда, испанцы вместо того, чтобы попытаться отогнать их, как сделал это Дрейк в Кадисе, начали рубить якорные канаты и поднимать паруса. (130 якорей осталось на дне бухты.) Первым опомнился Медина. Он пристыдил офицеров, предлагавших ему пересесть на пиннасу и укрыться на берегу. Герцог приказал «Сан Мартину», на котором находился, стать на якорь и выстрелом из пушки дать сигнал к тому, чтобы остальные суда эскадры последовали его примеру. Одновременно он послал находившегося с ним принца Асколи, внебрачного сына короля Филиппа, на корабли для передачи более подробных инструкций. Покинув «Сан Мартин», принц исчез. Боясь разгрома эскадры и пленения, он поспешил на берег и отправился в Дюнкерк к Парме. Узнав об этом, Медина не только не огорчился, но и вздохнул с облегчением: забота о безопасности столь важной персоны с него, таким образом, снималась.
Большинство испанских кораблей не послушалось команды герцога и, спасаясь от опасности, поспешно вышло в море. Флагман галерного флота «Сан Лоренцо» потерял рулевое управление, столкнувшись в суматохе с другим судном, и был выброшен на берег прямо у городской крепости. Вызвавшие столь сильную панику горящие корабли сами по себе не нанесли никакого ущерба испанскому флоту. Они сгорели в песчаных дюнах.
На рассвете следующего дня англичане могли наблюдать результаты ночной операции. Великолепная галера «Сан Лоренцо» лежала на боку на песчаной отмели. Пушки одного из ее бортов смотрели в небо, а другого — уткнулись в песок. Восточнее стояли на якоре флагманский корабль «Сан Мартин» и с ним еще четыре галиона. Остальные суда беспорядочно двигались на северо-восток от Кале.
В четыре часа утра юго-западный ветер сменился северо-западным, и Хоуард дал сигнал к атаке. Корабли Дрейка, Хокинса и Фробишера двинулись к стоявшим на якоре галионам. Остальные погнались за ушедшими из Кале судами. Поднялась страшная канонада, густой дым окутал сражающиеся корабли. Небольшие в сравнении с испанскими, но быстрые и маневренные английские суда окружали галионы, обстреливая их из орудий. Пушки с низких английских судов били в наиболее опасные места, поражая галионы ниже ватерлинии. В то же время орудия с высоких бортов испанских кораблей стреляли гораздо выше цели, не нанося ущерба противнику. Кроме того, английские пушки были значительно скорострельное испанских. На один выстрел врага английская артиллерия отвечала тремя.
Трюмы испанских судов заливала вода, входящая через пробоины в корпусе. Палубы окрасились кровью убитых и раненых матросов и солдат. Мачты многих судов были сломаны, паруса висели клочьями. После семи часов сражения орудийные залпы становились реже. Бой затихал. У англичан опять кончался порох.
В ходе сражения испанцы не только преодолели панику и неорганизованность, но и объединили силы. Медине удалось собрать до 50 кораблей. Испанцы защищались мужественно. Ни один галион не сдался. Несмотря на сильный орудийный огонь, ни один корабль потоплен не был. Два галиона — «Сан Матео» и «Сан Филипп», — сильно поврежденные, были захвачены голландцами у Остенде. Это событие англичане полностью игнорировали. Напомним, что меньше чем через столетие Англия и Нидерланды в трех войнах решали между собой спор о господстве на море. А сейчас в донесении королеве Хоуард писал: «Ни одного голландца в море не было».
Вечером того же дня Дрейк писал Уолсингему: «Бог дал нам славный день, и мы нанесли такие удары врагу, что, надеюсь, герцог Парма и герцог Медина Седония не пожмут друг другу руки на этих днях… Пришлите боеприпасы и продовольствие, и мы выбросим врага вон». Напряжение дня сказалось и на неутомимом адмирале. Он закончил письмо фразой: «Всегда готовый выполнить поручение Вашей милости, но теперь полуспящий, Фрэнсис Дрейк».
Двигаясь вдоль французского побережья, испанский флот находился в чрезвычайно опасном положении. Якоря были потеряны, мачты сломаны, запасы пороха истощены, было много убитых. Неблагоприятный норд-вест грозил выбросить галионы на песчаные отмели Зеландии. Корабли все ближе и ближе подходили к береговым мелям. Катастрофа казалась неминуемой. Офицеры флагманского судна «Сан Мартин» вновь предложили Медине высадиться на берег, захватив освященный лиссабонским епископом королевский штандарт.