Битва началась в 7 ч 15 мин после того, как «Орора» обнаружила и атаковала «Кольберг», который начал отходить на восток, предупредив о присутствии в море британских кораблей. Германские корабли тут же изменили курс и пошли в сторону своих баз. Скорость была увеличена до полной. Начался бой на преследовании. Дистанция между противниками составляла 13,8 мили, скорость немцев была ограничена 25 уз, которые теоретически мог развить «Блюхер». Британские корабли шли ходом 28 уз, при этом «Индомитебл» и «Нью-Зиленд» отстали. В 8 ч 52 мин «Лайон» открыл огонь по «Блюхеру» с дистанции 10,8 мили. Первый залп лег недолетом.
Оба соединения шли примерно одним курсом, при этом Битти находился в правой четверти Хиппера, крейсера Гудинафа — по левому борту, эсминцы располагались между ними. Видимость была хорошей, но облака дыма из труб линейных крейсеров и эсминцев мешали наблюдению. Несмотря на это, Битти решил провести бой на больших дистанциях, используя опыт апрельской стрельбы 1914 года. «Лайон», «Тайгер» и «Принцесс Ройял» сосредоточили свой огонь на «Блюхере». В 9 ч 14 мин британсий флагман перенес огонь на «Мольтке».
В 9 ч 35 мин Битти приказал взять под обстрел соответствующие своему месту в строю неприятельские корабли. Во время распределения целей как-то забылось, что «Индомитебл» не может вести огонь по врагу и «Тайгер» обстреливал «Зейдлиц», а не «Мольтке», который вел огонь по «Лайону» как на стрельбах.
В 10 ч флагманский корабль Битти содрогнулся так жутко, что его морякам показалось, что их поразила торпеда. Носовая башня на время прекратила огонь. Вражеские залпы по три или пять снарядов падали у борта, один из них, с «Дерфлингера», поразил «Лайон». Один снаряд попал в район ватерлинии, повредив несколько плит и'их деревянную подкладку; вода затопила угольную яму. Еще один снаряд пробил борт в районе ватерлиниии и уничтожил противоторпедную переборку, через несколько минут все близлежащие помещения были затоплены до высоты главной палубы.
Вражеский головной корабль пристрелялся, и поэтому Битти был вынужден перейти на зигзаг, приказав своему соединению взять курс северо-северо-запад, увеличить скорость до предельной, чтобы как можно быстрее сблизиться с противником и начать его планомерное уничтожение. В 10 ч 35 мин «Лайон» получил еще одно попадание, за которым в 10 ч 41 мин последовало еще одно. Результатом второго попадания стал пожар в погребе башни «А». С огнем удалось справиться, погреб затопили. Несмотря на все полученные повреждения, флагманский линейный крейсер мог развивать скорость 20 уз. В 11 ч он получил еще одно попадание у ватерлинии, рядом с машинным отделением, при этом были повреждены цистерна питательной воды и само машинное отделение. Вскоре турбина левого борта остановилась, на какое-то время корабль оказался без электроэнергии и его скорость упала до 15 уз, крен на левый борт составлял 10°.
Когда бой был в разгаре, «Лайон» поднял сигнал о повороте направо для уклонения от возможных атак подводных лодок. После того, как флагман Битти отстал от эскадры, этот сигнал продолжал развеваться на корабле, оставшемся позади. Из-за этой ошибки был атакован обреченный «Блюхер», в это время как три германских линейных крейсера уходили. В тот момент, когда контр-адмирал Мур, находившийся на борту «Нью-Зиленд», принял решение о преследовании Хиппера, дистанция составляла уже 12 миль, а скорость вражеских кораблей — 25 уз. Это означало, что точка начала следующего боя будет у входа в Гельголандскую бухту, рядом с базами Флота Открытого Моря.
Тем временем Битти перебрался на борт эсминца «Эттэк» («Attack»), затем, после длительной гонки, на борт «Принцесс Ройял», затем вернулся на «Лайон». Сначала адмирал хотел возглавить преследование противника, но после того, как ему стало понятно, что это сделать невозможно, он вернулся на свой флагманский корабль для того, чтобы разобраться с перспективами его спасения и решения вопроса о безопасном возвращении в Ферт-оф-Форт. «Лайон» передвигаться своим ходом не мог, поэтому его взял на буксир «Индомитебл». Во время перехода линейные крейсера охраняли эсминцы. Днем 26 января буксирный караван прибыл в Розайт, где «Лайон» оказался в безопасности.
«Лайон» во время боя израсходовал 243 снаряда главного калибра и получил 12 попаданий. Потери экипажа составили 12 раненых. Сдвижка бронированных плит в районе ватерлинии вызвала серьезные деформации корабельных конструкций, хотя мощи тяжелых снарядов хватало только на то, чтобы сдвинуть плиту, не пробив ее. Внутри корабля находилось 3000 т воды. Большая ее часть собралась в носовой оконечности, поэтому она погрузилась на 1,8 м. От затопления главное машинное отделение спасла только медная пробка диаметром 305 мм и толщиной 6,4 мм, забитая в пробоину.
Ремонт в Розайте был невозможен и планировалось, что корабль направится для прохождения докования в Плимут. Фишер думал иначе: он не считал, что линейный крейсер нуждается в постановке в док, поэтому «Лайон» был отправлен для прохождения ремонта на завод Армстронга на реке Тайн. Там крейсер находился четыре месяца, постепенно ликвидируя повреждения. Особо много хлопот доставили заполненные деревом кофердамы. Для заделки пробоин использовался цемент. Чтобы убрать заусеницы, работники завода использовали небольшие заряды динамита.
«Тайгер» получил два попадания, потери экипажа составили 10 убитых и 11 раненых. Пострадал также гражданский бригадир электриков, у которого произошел нервный срыв. После того, как «Лайон» вышел из строя, головным стал «Тайгер», по нему вели огонь три германских линейных крейсера. Попаданием в башню «В» было убито два человека, несколько ранено, вышло из строя левое орудие. Вторым попаданием, в сигнальный мостик, было убито восемь человек. Третий снаряд взорвался на шлюпочной палубе, начался пожар, перекинувшийся на моторный катер, на котором взорвался бензин. На германских кораблях эта вспышка была замечена, и там посчитали, что британский корабль получил тяжелые повреждения.
Вряд ли «Тайгер» достиг хотя бы одного попадания в противника. Он был лишь недавно построен, не прошел всех положенных испытаний, на нем еще продолжались отдельные достроечные работы, экипаж не прошел необходимого курса боевой подготовки. Если бы в бою участвовала «Куин Мэри», корабль с хорошо подготовленным и опытным экипажем, результат сражения мог быть другим.
Из других кораблей британской эскадры пострадал только эсминец «Метеор» («Meteor»). В него угодил 210-мм снаряд с «Блюхера», при этом погибло четыре человека и был ранен один.
Из германских кораблей наиболее пострадал «Зейдлиц». Первым же попаданием с «Лайона» были выведены из строя две кормовые башни. Снаряд прошел через верхнюю палубу и 229-мм барбет кормовой башни. Затем он взорвался, от вспышки загорелись пороховые заряды, находившиеся в системе подачи боеприпасов. Огонь добрался до зарядного погреба и через открытую дверь попал в погреб соседней башни, где пламя сожгло боезапас и пошло вверх. Во время этого происшествия погибло 159 человек. Снарядные погреба были затоплены отважным старшиной, который сумел повернуть клапаны затопления обожженными руками.
В «Дерфлингер» попал всего один снаряд. Потерь среди экипажа не было, хотя ущерб линейному крейсеру был нанесен серьезный. В «Мольтке» попаданий не было. Ни один корабль не сражался с такой отвагой и не оказывал такого сопротивления как «Блюхер». В него попало семь торпед и от 70 до 100 снарядов. Из экипажа броненосного крейсера 792 человека погибло, 45 раненых и 189 человек были подняты на борт британских кораблей.
