Принц был возмущен. Он отправил в столицу решение совета с комментариями, а сам написал Крузу оскорбительное для того письмо, в котором были такие фразы: «Вы становитесь в ответственность пред Ея Величеством за невыполнение начертанного ею плана… В том месте, где вы предполагаете остановиться, будет все равно, что вы были бы во время сражения у острова Аспэ… Если вы решились нейдти далее, то прошу вас, по крайней мере, возвратить мне суда моей эскадры». Круз ответил также в резких выражениях и продолжил выполнение намеченного плана, который не противоречил инструкциям Императрицы. Однако обстоятельства (встречный ветер, постановка фрегата «Патрикий» на камни) позволили Крузу лишь 12 августа приготовиться к бою.
Уже с авангарда был дан сигнал, что виден неприятель. Однако в то лее время на флагман прибыл генерал-майор И. П. Балле с высочайшим указом принять командование. Екатерина II, получая одно за другим тревожные донесения своего любимца Нассау-Зигена, поверила ему и согласилась заменить вице-адмирала генерал-майором Балле, а Круза возвратить в столицу.
Вечером 12 августа Нассау уверял Балле:
«Полагая, что ваше пр-во могли атаковать сегодня неприятеля, я подвинул вперед все те суда, которые должны были действовать с его фланга. Оне останутся в ночь в их настоящей позиции на разстоянии 2/3 пушечнаго выстрела от шведов. Сегодня же ночью я подвину вперед 5 моих больших судов, так как я надеюсь, что ваше пр-во в состоянии будете открыть нападение на самом разсвете. Вы понимаете необходимость не терять ни одной минуты времени для того, чтобы сильнее атаковать и тем скорее одержать победу».
Принц лукавил, ибо его суда оставались в прежнем положении и не могли быстро прийти на помощь Балле, если бы тот перешел в наступление. Так как он старался не показывать неприятелю приготовлений со своей стороны, очевидно, вице-адмирал намеревался связать противника боем с резервной эскадрой и потом пожинать лавры победы быстрым ударом свежих сил через Королевские ворота. О том, что проход может быть загражден, он не подумал.
Тем временем адмирал Эренсверд, преградив проход Королевские ворота тремя затопленными судами и прикрыв огнем четырех бомбардирских кораблей и других судов, основные силы сосредоточил со стороны Балле — против его залпа весом 100 пудов шведы имели 140 пудов. Сверх того, их маневры на рейде не были так связаны, как движение крупных кораблей между камнями.
Сражение при Роченсальме 13 августа 1789 года началось на рассвете атакой отряда Балле (20 судов с 404 орудиями) с юга шведской флотилии (62 боевых судна, 783 орудия). Главные силы (66 судов, 879 орудий) должны были атаковать с севера, через проход Королевские ворота.
В 6.30 корабли Балле снимались с якоря, чтобы завозами, при промерах глубины, перейти в наступление. В десятом часу последовал сигнал атаковать неприятеля. Около 10.00 пакетбот «Поспешный» сделал первый выстрел бомбой по шведским канонеркам, но произошел недолет. Шведы открыли ответный безопасный огонь. Но к полудню русские суда стояли на шпринге, причем передовые подвергались сильному обстрелу, а часть из-за дыма встала слишком далеко.
Тем временем Нассау-Зиген, который мог наблюдать движение Балле, лишь в начале одиннадцатого часа отдал сигнал «идти в атаку», что означало движение в соответствии с диспозицией. Левый фланг под командованием Слизова составляли 3 бомбарды, 4 мортирных плота и 10–12 легких судов. С последних предстояло высадить 400 человек десанта и прикрывать батарею из 3 единорогов, которую следовало построить на Санданеми, а также отбуксировать плоты и поставить их восточнее мыса. Артиллерия судов и батареи должны были с фланга обстреливать шведские суда, защищавшие Королевские ворота. За ними следовали 2 катера, 7 галер и 8 канонерских лодок левого фланга, а далее — 8 галер кордебаталии гвардии секунд-майора И. И. Кошелева.
В центре плотной линией шли 5 крупных парусных судов капитана 2-го ранга Хрущова, на правом фланге — 7 галер и 6 канонерских лодок Литта должны были с фронта и фланга обстреливать те же вражеские суда, а 8 канонерских лодок майора Хвостова — отыскивать проход на малый рейд.
Флотилия по сигналу двинулась, но к полудню лишь Слизов был близко от цели. Его суда начали высадку десанта, бомбарды потопили одну из неприятельских канонерских лодок, но дым, который окутал отряд, позволил шведам незаметно стянуть силы к проходу. Галеры вступили в бой на исходе тринадцатого часа, а крупные суда без буксира практически не продвигались, и к ним Нассау-Зиген направлял каики от Слизова. Только в конце пятнадцатого часа удалось подтянуть к проходу тяжелые суда, а Литта смог обстреливать шведские бомбарды. Однако шведы уже отвели свои суда в глубь рейда, обстреливая лишь Королевские ворота.
Хвостову из-за твердого каменистого грунта не удалось пройти на рейд, его шлюпка была разбита, и спасшийся моряк отвел свои суда к отряду Литта. Под обстрелом шведских бомбард на воздух взлетела галера «Цывильск», пострадала соседняя галера «Храбрая».
Тем временем Балле вел упорный бой с превосходящим противником. К 15.00 он ввел в бой все суда. Шебека «Летучая» вышла из строя, пакетбот «Поспешный» был сильно поврежден, потерял командира, половину экипажа убитыми, судно несло ветром на неприятельскую линию, и шведы взяли потерявший боеспособность корабль. К 16.00 большинство судов подняли сигналы о том, что терпят бедствие. Были подбиты орудия, кончались боеприпасы. Лишь фрегат «Симеон» успешно вел огонь.
Нассау-Зиген только после 16.00 убедился, что для него закрыты все проходы к шведам. В центре моряки и гвардейские солдаты под неприятельским огнем ломами и топорами крушили затопленные шведские транспорты. Литта с канонерскими лодками проложил путь между островами Койромсари и Тиутине и около 17.00 прошел на рейд; за ним следовали галеры. Русские суда окружили и взяли стоявшую на мели туруму «Селлан-Верре» и посланную на помощь удему «Оден».
В резервной эскадре около 17.00 шведы, кроме «Поспешного», захватили бомбардирский корабль «Перун»; из шести каиков три были повреждены, тогда как гребные суда были необходимы, чтобы отбуксировывать шебеки. Балле не имел известий от Нассау-Зигена, а дым не позволял видеть, что же происходит у Королевских ворот. Эскадра лишилась двух судов, лучших офицеров, значительной части команд. Потому в девятнадцатом часу Балле решил перейти к обороне и развернуть в линию свои суда между островами Вийкар и Лехма левыми, неповрежденными бортами. Шведы перешли в наступление и уже оказались на расстоянии пушечного выстрела, когда наконец появились суда Нассау-Зигена, а неприятель стал отходить. Через расчищенный проход в Королевских воротах смогли пройти галеры. Это сразу изменило соотношение сил. Суда от прохода наступали на главные силы Эренсверда, которые немало пострадали от огня кораблей Балле. Эренсверд приказал отступать к Ловизе. Но прорвавшиеся на рейд гребные суда преследовали их и решительно атаковали. В первую очередь были освобождены «Перун» и «Поспешный», позднее были взяты шведский фрегат «Аф-Тролле», турумы «Рогвальд» и «Бъерн-Иернсида», несколько меньших судов. Преследование продолжалось всю ночь и на рассвете. Шведы сожгли 28 транспортных судов и бежали через юго-западный проход к Ловизе; в сражении они потеряли много человек убитыми, 37 офицеров и 1100 солдат пленными, тогда как русские потери среди офицеров составили 15 убитых, 39 раненых, 2 пленных и 368 убитых, 589 раненых и 22 пленных нижних чина. Очевидно, если бы было принято предложение совета эскадры Круза, потери атакующих были бы меньше.
Принц на гребной яхте «Ласточка» делал сигналы, отдавал приказания, а во время сражения в полном парадном мундире разъезжал на катере. Екатерина II писала ему 16 августа:
«Господин вице-адмирал принц Нассау-Зиген! Я намерена этими строками поздравить вас с славою, которою вы покрыли себя, одержав блистательную победу над шведским флотом 13-го сего месяца. Разбив моих врагов и врагов России на юге и на севере, вы не сомневаетесь, я надеюсь, в Моем уважении, в Моей благодарности и в чувстве, которое Мне внушает ваша истинно геройская храбрость. Радуюсь, что вы в добром здравии. Вы наполнили город большою радостию».
19 августа 1789 года вице-адмирал был награжден орденом Святого Андрея Первозванного. Награды получили и другие участники сражения.
Нассау-Зиген, ободренный успехом, уже с 14 августа побуждал Мусина-Пушкина перейти в наступление. Он считал, что сухопутным войскам следует атаковать королевский лагерь у Хегфорса, а сам предполагал высадить крупные силы в тылу шведов, на пути отступления к Аборфорсу. 15 августа он писал Императрице: «Сведения, собранные мною, подали мне мысль составить план, подробности которого Ваше Императорское Величество увидите из письма моего к графу Пушкину. Король находится еще в Хегфорсе. Я думаю, ему понадобится лучшая из его лошадей, чтобы спасти его особу».
