Когда британский военный кабинет под впечатлением от быстрого германского продвижения во Франции в конце мая принял решение сдать внешнюю позицию в Нарвике с целью сосредоточения сил в метрополии, британское адмиралтейство оказалось перед трудной задачей. В распоряжении британского командующего флотом адмирала Форбса в Скапа находились только готовые к применению линкоры «Родни», «Вэлиент», «Ринаун» и «Рипалс»; только два последних по скорости соответствовали немецким линкорам. 5 июня командующий британским флотом получил донесение, что два неизвестных корабля стоят в морском районе перед Исландией, а несколько позже – что там произошла немецкая высадка. По этим ложным донесениям «Ринаун» и «Рипалс» провели поиски в морском районе между Оркнеями и Исландией. Тем самым нарвикские конвои остались в течение решающих дней без защиты тяжелых военно-морских сил, и немецкое флотское соединение не имело помех в свободе своих операций. 6 июня «Вэлиент» был отправлен в марш в Нарвик для обеспечения конвоя, но достиг его только 9 июня в полдень. Утром 8 июня английские, французские и польские войска, которые до сих пор сражались у Нарвика, возвращались обратно в четырех больших конвоях. Для их охранения в распоряжении имелись лишь «Саутгемптон» (с орудиями калибра 150 мм), зенитный крейсер «Ковентри» и шестнадцать эсминцев, так как «Девоншир», как было упомянуто, для выполнения особого задания – перевозки норвежского правительства в Англию – был отправлен в Тромсё и затем в одиночку отправился обратно. Авианосец «Арк Ройял» использовался также в службе сопровождения, в то время как «Глориес» с двумя эсминцами наикратчайшим путем должен был идти в Скапа на дозаправку.

Немецкие линкоры во второй половине дня 8 июня шли на 69° N, 3°2' Ost курсом на север-северо-запад (330°) со скоростью 19 морских миль. Господствовал северный ветер силой четыре балла, волнение три балла, облачность и очень хорошая видимость. Незадолго до достижения линии расположения «Дитмаршена» в 16 часов 46 минут прапорщик первого ранга Госс обнаружил в формарсе «Шарнхорст» на удалении 220 морских миль по правому борту впереди в облаках дыма. В 17 часов флот дал тревогу и команду «боевая готовность корабля». Через 10 минут удалось разобраться, что противник оказался авианосцем, и вскоре после этого в поле видимости показались также мачты обоих сопровождающих эсминцев. Теперь все зависело от того, чтобы отвоевать у авианосца позицию наветренной стороны, дабы он не смог запустить свои самолеты; также следовало как можно скорее приблизиться на расстояние выстрела, чтобы быстроходный корабль не смог удалиться.

Поэтому адмирал Маршалль распорядился сначала выдерживать северо-северо-западный курс до тех пор, пока не был достигнут самый полный ход, и затем эшелонировал на северо-восток. В 17 часов 21 минуту линкоры шли со скоростью 26 морских миль курсом на юго-юго-восток. Теперь авианосец, а это был «Глориес», опознал немецкие корабли, пошел с высокой скоростью и начал задымлять себя. В 17 часов 28 минут «Гнейзенау» открыл огонь, сначала из средней артиллерии на удалении 80 морских миль по стоящему севернее эсминцу («Ардент»), через четыре минуты «Шарнхорст» также начал стрелять из тяжелой артиллерии по авианосцу. Удаление составляло 144 морские мили, теперь линкоры плыли со скоростью 29 морских миль, «Шарнхорст» был поврежден третьим залпом. С началом боя вышла из строя радиоустановка на «Глориесе», так что он мог послать только искаженную радиограмму, которая была принята тем не менее находившимся поблизости «Девонширом», который, со своей стороны, не передал ее, чтобы не выдавать своего местонахождения. Почему оба эсминца, стоявшие у «Глориеса», не дали по радио никакого боевого донесения, непонятно. В остальном они вели себя превосходно, прикрыли полностью доверенный им объект и создали плотную дымовую завесу перед авианосцем, вследствие чего сильно осложнили немецким кораблям точную стрельбу. Немецкие донесения о бое полны похвалы искусному и смелому поведению обоих британских эсминцев. Однако они не могли изменить судьбу «Глориеса». Попытка подготовить несколько самолетов к отправке в путь по полетной палубе потерпела неудачу уже в самом начале. Лифт был поврежден в ходе расстрела. Пожары помешали загрузке четырех поднятых на палубу самолетов «Свордфиш» с торпедами; кроме того, авианосец должен был повернуться для старта против ветра и подошел бы тогда к немецким линкорам.

Разыгрался текущий бой на юго-восточных курсах с удалениями от 140 до 70 морских миль. В 17 часов 46 минут «Гнейзенау», после того как встал перед «Шарнхорстом», также открыл огонь из обеих носовых башен по «Глориесу», который шел со скоростью примерно 30 морских миль. Вскоре линкоры нанесли ему несколько видимых пробоин, затем около 17 часов 58 минут вынуждены были прекратить огонь на 20 минут из-за сильного черного чада на авианосце и втором эсминце, а также из-за помех в измерительных приборах, вызванных пороховым дымом. «Шарнхорст» из-за разрывов трубы в котле не мог больше сохранять высокую скорость, его предельная скорость снизилась до 28,5 морской мили, расстояние до «Гнейзенау» составило, наконец, примерно 4000 м, что очень устраивало командующего флотом ввиду торпедной опасности. Из дымовой завесы неоднократно выходил эсминец «Ардент» и выстреливал по линкорам несколько торпед, которые тем не менее удавалось обойти ловким маневром. «Шарнхорст» вел бой с эсминцем из средней артиллерии и тяжелых зенитных пушек, израсходовав много боеприпасов, его поддерживал время от времени «Гнейзенау». В 18 часов 18 минут «Ардент» дал сильный крен, через четыре минуты опрокинулся и затонул. Последняя торпеда, выпущенная в момент погружения, прошла непосредственно перед носовой частью «Шарнхорста». Между тем «Глориес» снова вышел из дыма и в 18 часов 18 минут попал одновременно под огонь с «Гнейзенау» и «Шарнхорста». Теперь удаление составляло 110 морских миль. Авианосец загорелся сильнее и дал крен. Стоявший до сих пор южнее эсминец «Акаста» (командир коммодор Глэсфард) присоединился, поставил дымовую завесу и открыл огонь из орудий калибра 102 мм. В 18 часов 33 минуты он четырехкратно выстрелил по «Шарнхорсту», прошел в сильном дыму мимо его носовой части по левому борту и, идя зигзагообразным курсом, пытался уклониться от сильного огня средней артиллерии. В 18 часов 38 минут «Шарнхорст», который уклонялся от торпед и еще находился на развороте, возвращаясь на старый курс, получил пробоину от торпеды в правый борт на высоте кормовой башни тяжелого орудия. Так как он пришел с огненной подветренной стороны, то сначала подумали о торпедном выстреле с подводной лодки. Это была одна из последних торпед с «Акасты», которая под острым углом поразила «Шарнхорст». Искусственная дымовая завеса, черный дым от нефти и пороха закрывали время от времени противников друг от друга, сильные перемены курсов постоянно меняли картину боя, так что на «Акаете» предположили, что нанесли пробоину в носовой части «Шарнхорста».

Попадание британской торпеды имело роковое воздействие. На «Шарнхорсте» вышла из строя башня «С» тяжелой артиллерии и на правом борту IV башня средней артиллерии, два унтер-офицера и 46 человек были убиты. Старшинский состав смог своевременно спастись из башни, камера с боеприпасами которой стала наполняться водой. Пробоина имела длину примерно 12 м и высоту 4 м, 2500 тонн воды устремилось в корабль, который вскоре получил увеличивающийся крен на правый борт. После контрнаполнения водой и перераспределения топлива удалось уменьшить крен до Г на правый борт, корабль нырял кормой глубже, чем обычно, тем не менее маневренность не пострадала, так же как и управление кораблем, оставшиеся орудия и линии связи. Тем не менее из-за вторжения воды вышла из строя машина по правому борту, а вскоре и центральная машина, скорость снизилась до 20 морских миль.

В ту же минуту, когда «Шарнхорст» получил торпедную пробоину, с артиллерийского командного пункта «Гнейзенау» заметили, что сильно увеличился крен горящего «Глориеса». В 18 часов 40 минут он еще раз получил пробоины от огня тяжелой артиллерии «Гнейзенау» и «Шарнхорста». Удаление составляло лишь 53 км. Башня «С» на «Шарнхорсте» из-за жесткого положения вообще не участвовала в бою; похожая ситуация сложилась на «Гнейзенау». Огонь был остановлен в 18 часов 43 минуты, когда неподвижный и сильно горящий корабль с креном 40° следовало считать уничтоженным. В 19 часов 8 минут с обоих линкоров наблюдали за потоплением «Глориеса». Теперь «Гнейзенау» стал преследовать эсминец «Акаста» и в 19 часов 7 минут на удалении 55 морских миль несколько раз попал в него из средней артиллерии, вызвав в результате сильные взрывы на корме корабля. «Акаста» был окутан плотным дымом и шел со скоростью примерно 5 морских миль, тем не менее продолжал стрелять и попал в правый ствол орудия башни «В» на «Шарнхорсте», не разрушив, правда, боевые устройства. В 19 часов 16 минут «Гнейзенау» отстал от «Акасты», который горел более чем на две трети и двигался, потеряв маневренность. Теперь командующий флотом должен был позаботиться о «Шарнхорсте», поэтому «Гнейзенау» повернул на курс юго-юго-восток. Вскоре после этого «Акаста» затонул.

Морской бой при Ян-Майене, названный так по имени острова в Северном море, находящегося северо-западнее от поля боя, был закончен. На британских кораблях были убиты 1474 офицера, унтер-офицера и матроса, только 45 человек были спасены позже. Группа «Глориес» имела, по крайней мере, тот успех, что оттянула немецкие линкоры от конвоев, стоящих севернее, прежде всего от находившегося сначала под угрозой «Девоншира», который во время боя стоял в 100 морских милях западнее «Глориеса». Благодаря попаданию в «Шарнхорст» была чувствительно ослаблена боевая сила немецкой группы в решающие последующие дни. «Гнейзенау» выполнил 175 выстрелов, «Шарнхорст» – 212 выстрелов, израсходовав боеприпасы калибра 28 см, оба корабля выполнили в целом 1448 выстрелов боеприпасами калибра 15 см, ведя огонь по эсминцам. Последующие намерения командующего флотом зависели от состояния «Шарнхорста».

В 19 часов 17 минут начали марш на Тронхейм со скоростью 19 морских миль. Между тем личный состав заделывал пробоины на «Шарнхорсте», непрерывно работая в холодной воде, смешанной с топливом, чтобы устранить опасность для корабля. В течение последующих дней удалось удалить из корабля 700 кубических метров воды. Если бы адмирал Маршалль имел при себе еще «Хиппер» и эсминцы, то он поручил бы последним сопровождать «Шарнхорст» и мог бы с «Гнейзенау» и «Хиппером» продолжать операцию. Правда, и сейчас командующий флотом все еще не был информирован о положении в морском районе у Нарвика. Поступившего в 23 часа 30 минут донесения авиаразведки было совершенно недостаточно для оперативного принятия решения. Сначала командующий флотом оставил за собой право отказаться при необходимости от входа в Тронхейм. Так как боевую готовность «Шарнхорста» нельзя было восстановить временными средствами, напрашивался перевод в сопровождении флота в родную верфь. Однако это означало бы срыв операции, в то время как для «Гнейзенау» с «Хиппером» и эсминцами из Тронхейма существовала возможность для ее продолжения. Таково было мнение командования морской группы «Запад», которое отдало приказ флоту войти в Тронхейм. Адмирал Маршалль также оценил оперативную ситуацию как благоприятную, тем более что в английской фоторадиограмме ничего не бросалось в глаза. Ни присутствие немецких линкоров, ни уничтожение конвоя и «Глориеса» не были известны противнику до первой половины дня 9 июня.