В момент завязки боя линейных крейсеров главные силы английского флота под флагом адмирала Джеллико находились в 60 милях к, северу. Гранд-флинт приближался к месту боя со скоростью 19 узлов. Линейные корабли (24) шли шестью параллельными кильватерными колоннами по четыре в каждой. Расстояние между колоннами равнялось одной миле, а между кораблями — двум кабельтовым. В непосредственной близости от линейных кораблей в качестве противолодочного охранения держались миноносцы. Впереди по курсу на расстоянии 6–8 миль от линейных кораблей шли дозорные крейсера, а в 20 милях с левого фланга следовали три линейных крейсера.

Получив донесение о вступлении соединения Битти в бой с противником, адмирал Джеллико увеличил ход до полного и направился на помощь своим линейным крейсерам. Из-за плохо выполненной адмиралом Битти разведки и неправильного определения штурманами на флагманских кораблях своих реальных мест, разошедшихся с фактическими на 7 миль, адмирал Джеллико неправильно рассчитал свое движение в момент сближения с противником и вследствие этого запоздал с началом тактического развертывания сил. И только с установлением визуальной связи с Битти он в 18 часов 15 минут приступил: перестроению Грандфлита в боевой порядок — строй однокильватерной колонны влево.

Боевой порядок Грандфлита соответствовал принятой англичанами тактической идее охвата головы неприятельского флота и нанесения по нему мощного артиллерийского удара всеми линейными кораблями, маневрирующими в одной кильватерной колонне. Перестроение продолжалось 20 минут, и к началу боя с главными силами германского флота не было закончено. Адмирал Битти со своими линейным крейсерами занял место в голове колонны линейных кораблей и в дальнейшем продолжал выполнять роль авангарда.

В период сближения главных сил флотов произошло несколько боевых столкновений между разведывательными силами сторон, в результате которых англичане потеряли линейный крейсер «Инвинсибл» и броненосный крейсер «Дифенс», а немцы — легкий крейсер «Висбаден». Видимость в это время ухудшилась, а дым от большого числа кораблей, шедших полным ходом, еще больше затруднял визуальную связь и ориентировку в районе боя. Командующий германским флотом адмирал Шеер, не имея сведений о выходе Гранд-флита в Море, не знал действительной обстановки и того, что он идет навстречу не части английского флота, а главным его силам.

Преследуя отходившее на север соединение Битти, германский флот Открытого моря в 18 часов 20 минут пришел в боевое соприкосновение с главными силами английского флота. Англичане открыли интенсивный огонь с дистанции 60–65 каб. Стреляли главным образом концевые корабли, сосредоточив свой огонь на линейных крейсерах, шедших в голове германского флота. С английской стороны действовало не менее 100 тяжелых орудий. Оказавшись под огнем Грандфлита, адмирал Шеер понял, что он вступил в бой с главными силами противника. Полная неосведомленность командующего германским флотом явилась результатом плохой разведки.

Ввиду явного превосходства англичан в силах адмирал Шеер отказался от боя и в 18 часов 35 минут поворотом «все вдруг» на 180 градусов вышел из боя и направился на юго-запад. Поворот германских линкоров и выход их из боя прикрывались дымовыми завесами, поставленными миноносцами. Для этой цели немцы использовали специальные дымовые патроны разового действия, устанавливавшиеся на корме корабля. Адмирал Джеллико, опасаясь мин, которые германские корабли могли сбрасывать на пути отхода, и подводных лодок противника, не стал преследовать германский флот, а повернул сначала на юго-восток, а затем на юг, чтобы отрезать путь немецкому флоту в базу. Однако достигнуть этой цели адмиралу Джеллико не удалось. Не организовав должным образом тактической разведки в бою, англичане вскоре потеряли из видимости немецкий флот. На этом дневной бой главных сил флотов временно прекратился.

Несмотря на то, что германскому флоту на некоторое время удалось оторваться от противника, движение его к берегам Англии увеличивало опасность оказаться отрезанным от своих баз превосходящими силами английского флота. Кроме того, Шееру приходилось считаться и с тем, что английский флот, обладавший преимуществом в скорости хода, мог до наступления темноты (оставалось два часа до захода солнца) догнать германский флот и навязать ему бой в невыгодных для немцев условиях. Учитывая все это, адмирал Шеер решил повернуть на обратный курс, нанести удар по английскому флоту перед заходом солнца, а затем, пользуясь темнотой, прорваться в базу. В соответствии с этим решением германский флот вскоре после 19 часов 00 минут вновь повернул «все вдруг» на 180 градусов и направился на северо-восток, имея впереди линейные крейсера. В это время Грандфлит следовал на юг, и голова германского флота уперлась в центр боевого порядка английского флота. Англичане, заметив приближение германских кораблей, в 19 часов 10 минут открыли по ним огонь. На этот раз англичане ввели в действие все свои линейные силы, которые с дистанции, 45–60 каб. вели ураганный огонь, сосредоточив его на линейных крейсерах и головных линкорах противника. В течение восьми минут германские линейные корабли и крейсера, шедшие в голове колонны, получили от десяти и более попаданий снарядов крупного калибра каждый. Наибольшее число попаданий (40) имел линейный крейсер; «Лютцов», который из-за полученных повреждений не смог следовать за своим флотом. Он вышел из строя и на следующий день был затоплен своей командой.

Оказавшись под сосредоточенным огнем всего английского флота, понеся серьезные повреждения на головных кораблях, адмирал Шеер решил как можно скорее выйти из боя. С этой целью германский флот и 19 часов 18 минут в третий раз сделал поворот на 180 градусов. Для прикрытия этого маневра эскадренные миноносцы при поддержке крейсеров с дистанции 50 каб. произвели торпедную атаку и поставили дымовую завесу. Атака миноносцев носила неорганизованный характер. Миноносцы по-прежнему использовали малоэффективный способ стрельбы одиночными торпедами, который на большой дистанции не мог дать положительных результатов. Английский флот легко уклонился от торпед, отвернув на четыре румба в сторону.

Под прикрытием дымовой завесы и наступившей вскоре темноты германский флот окончательно оторвался от противника. Таким образом, вследствие неправильного расчета своего маневра и отсутствия разведки адмиралу Шееру дважды пришлось отрываться от англичан. Это привело к серьезным повреждениям кораблей, особенно линейных крейсеров, которые шли в голове колонны и своим огнем прикрывали выход главных сил германского флота из боя.

В результате дневного боя главных сил англичане потеряли линейный крейсер и два броненосных крейсера, несколько кораблей получили различные повреждения. Немцы потеряли только один легкий, крейсер, но зато их линейные крейсера получили настолько серьезные повреждения, что не в состоянии были продолжать бой. Итоги дневного боя главных сил показывают, что ни одной из сторон не удалось добиться решительных результатов. Англичане не смогли разумно использовать свое превосходство в силах, чтобы нанести решительное поражение германскому флоту Открытого моря, а немцы — добиться уравнения в силах с противником. По окончании дневного боя противники потеряли друг друга из вида, и оба командующих флотами не имели ясного представления об обстановке и действовали вслепую. Адмирал Шеер, отказавшись от продолжения боя, принял решение под покровом темноты прорываться в базу. Командующий английским флотом, учитывая слабую подготовку своих сил к ночным действиям, решил также избегать ночного боя с противником.