К этому времени англичане уже получили веские основания считать, что на немецких кораблях имеются повреждения (до этого имелись лишь свидетельства участников боя) - как уже говорилось около 10 часов утра летающая лодка "Sunderland" обнаружила топливный след, оставляемый "Bismarck'ом" и сообщила об этом на "Norfolk".
Лютьенс не имел точных сведений о стягивании британских кораблей, но конечно догадывался, что англичане постараются затянуть вокруг "Bismarck'а" кольцо. Следовало оторваться от преследования по возможности быстрее, и использовать для этого начавшееся около 11 часов дня ухудшение погоды - надвигался шторм. В полдень соединение Лютьенса перешло под командование группы "West" в Западной Франции, и видимо вскоре после этого немецкий флагман окончательно отказался от продолжений операции и определился с маршрутом следования в базу. Немецкие корабли увеличили скорость до 24 узлов и легли курсом на юг. В это время они находились западнее мыса Farewell, южной оконечности Гренландии.
8 14 часов Лютьенс передал радиограмму командованию группы "West" в Западной Франции о решении разделиться, для чего линкор с наступлением темноты собирался иступить в бой с "Prince of Wales" и этим прикрыть отход крейсера. Этому могло способствовать также ухудшение видимости и усиливающийся шторм. Риск потери контакта в этих условиях заставил и англичан уменьшить дистанцию с немецкими кораблями, которые около 15 часов были визуально обнаружены летающей лодкой "Catalina". Командир британского соединения контр-адмирал Уэйк-Уолкер (Rear-Admiral Wake-Walker), приближаясь к "Bismarck'y" рассчитывал по меньшей море хотя бы приблизительно определить намерения немцев, предполагая в случае начала перестрелки отходить в сторону своих главных сил, увлекая за собой противника. В связи с этим "Prince of Wa!es" стал сближаться с "Bismorck'oм" с его левого борта, так как приближаясь к нему справа британский линкор не мог рассчитывать оттеснить немцев в сторону главных сил, не вступив при этом в серьезную перестрелку, а это в планы англичан не входило. Однако немцы также не горели желанием завязывать достаточно серьезный бой, и тем не менее "Bismarck" повернул вправо, сделав пристрелочный выстрел по крейсеру "Suffolk". Немедленно е бой вступил "Prince of Wales", но 10-минутная перестрелка, во время которой корабли сблизились до 70 кабельтовых, закончилась быстро и без попаданий в какой-либо корабль. Как англичане, так и немцы не стремились затягивать бой - Лютьенс не знал о серьезных повреждениях британского линкора, точно также как и командир "Prince of Wales" капитан 1-го ранга Лич (Captain J.C. Leach) не имел сведений о том, что на "Bismarck" имеется настолько большая утечка топлива. По всей вероятности, Лютьенс, вступая в бой, рассчитывал лишь на то, что в суматохе "Prinz Eugen" сможет незаметно отделиться и самостоятельно продолжать операцию. Однако крейсер вскоре вернулся к флагману, на котором во время стрельбы из-за сотрясения корпуса открылась течь и вновь начала поступать вода, из-за чего "Bismarck" снова уменьшил скорость. При этом также усилилась и утечка топлива. Лишь около 18 часов "Prinz Eugen", выполняя приказ Лютьенса, увеличил скорость до 28 узлов и, воспользовавшись густым снежным зарядом, в условиях плохой видимости отделился от флагмана и незаметно для англичан ушел на юг. "Bismarck", прикрывший его отход, на короткое время изменил движение на юго-запад, но затем вернулся на прежний курс.
Ухудшение погоды, начавшееся перед полуднем 24 мая, обеспокоило англичан. Они понимали, что в шторм сильно растут шансы немцев прорваться из создаваемой Королевским флотом западни. "Bismarck" мог уклониться дальше к западу, оставив все основные группировки англичан восточнее, и прорваться на просторы Атлантики, где обнаружить его будет значительно сложнее. О том, что "Bismarck" из-за повреждений вынужден идти в базу, они не подозревали и поэтому считали возможным, что он может продолжать операцию. Необходимо было задержать немцев, чтобы главные силы британцев могли настичь их, следуя в тоже время скоростью, позволяющей экономить топливо, избытка которого на английских кораблях не испытывалось. С этой целью Тови выделил из состава главных сил быстроходный авианосец "Victorious", придав ему в охранение крейсера 2-й эскадры "Galatea", "Aurora", "Kenya" и "Hermione" под флагам контр-адмирала Кертиса. В 14 часов 24 мая Тови с оставшимися кораблями изменил курс больше к югу, а корабли Кертиса оставаясь на прежнем юго-западном курсе, увеличив скорость направились прямо на немецкие корабли. "Victorious" был новым, только что вступившим в строй авианосцем и еще не имел боевого опыта. Он должен был переправить на Мальту большую группу истребителей "Hurricane" и успел принять их на борт. Из ударных соединений на ном остались только дна эскадрилий - 825-я (9 торпедоносцев-бомбардировщиков "Swordfish") и 802-я (6 бомбардировщиков "Fulmar"). Все 15 самолетов произвели взлёт с авианосца в 22.30 24 мая, когда корабль находился в 120 милях восточнее "Bismarck'a". Уже после полуночи, в 00.20 24/25 мая самолеты с пределов видимости произвели атаку и добились одного торпедного попадания в среднюю часть немецкого линкора. Из полета на авианосец не вернулись два бомбардировщика, хотя в сводке германского командования 29 мая немцы сообщили об уничтожении во время этой атаки пяти британских самолетов.
Торпеда попала в 320-мм броневой пояс правого борта линкора, в район между боевой рубкой и дымовой трубой. Повреждения, полученные немецким кораблем, оказались довольно существенными. Был затоплен ряд помещений в районе взрыва, включая носовое отделение турбогенераторов правого борта (отсек XIV), в котором погибли шесть человек. Взрывом был отброшен на надстройку и покалечен еще один из членов экипажа. Сотрясения от взрыва сильно ухудшили ситуацию в районе предыдущих повреждений, нарушив положение подпорок и пластыря из подвесных коек, перекрывающих поступление воды. Этому способствовала также вибрация от стрельбы 105-мм зенитных орудий и 37-мм автоматов. К тому же оказались несколько ослаблены ранее поврежденные конструкции на левом борту, причем поступление воды привело к затоплению левобортного носового котельного отделения. Это предполагало, что поступление воды, хоть и будет взято под контроль, однако вряд ли удастся полностью остановить. Кроме того, пришлось заглушить два котла, что некоторым образом повлияло на скорость корабля. Временно, до остановки поступления воды, ход пришлось уменьшить до 22 узлов.
Дополнительные трудности создавались из-за резких поворотов линкора, на максимальной скорости уклоняющегося от атак самолетов. Напором воды, усиленным скоростью линкора и увеличенной из-за повреждений и контрзатоплений осадкой, сорвало парусиновые заделки двух снарядных дырок в носовой части.
После отражения атаки самолетов "Victorious'a" Лютьенс попытался оторваться от преследования, следуя в течение двух часов противолодочным зигзагом, выдерживая генеральный курс на юг, причем после часа ночи 25 мая имела место повторная кратковременная перестрелка с британскими кораблями. Вплоть до 03.00 "Bismarck" продолжал движение на юг, а затем Лютьенс приказал увеличить скорость и сделать постепенный поворот на запад. Выполнено это было незамедлительно, при этом "Suffolk", единственный из британских кораблей следивший по радару за "Bismarck'oм", потерял с ним контакт. Пройдя новым курсом 15 минут немецкий линкор резко изменил направление, повернув через правый борт по большой циркуляции на юго-восток - в направлении мыса Finnestere. Однако немцы и не подозревали, что этими маневрами они нарушили радиолокационный контакт британских кораблей, следовавших на некотором отдалении позади него. Восстановить контакт не удалось, и в 04.06 "Suffolk" сообщил командованию, что он потерял немецкие корабли на экране радаров. Произошло это примерно в 350 милях юго-восточнее Гренландии. И впоследствии в течение тридцати долгих часов местонахождение "Bismarck'a" в просторах Атлантики было неизвестно.