Утром 28 августа эскадра Ушакова находилась в открытом море, идя южнее Тендровской косы на западе Черного моря, немного к югу от Очакова и Кинбурна. Вскоре один из матросов доложил: «Между Тендрой и Гаджибейским берегом виден флот неприятельский числом 23 судов». Когда видимость улучшилась, на флагманском корабле установили, что у противника около 50 судов, в том числе 15 линейных кораблей и 8 фрегатов. Турецкий флот вновь сильно превосходил русский.
Адмирал Ушаков поднял сигнал, оповещающий все корабли об обнаружении неприятельского флота. По приказу флагмана на кораблях поставили паруса. Эскадра двинулась на сближение с турками.
Приближение русского флота явилось для Гусейн-паши полной неожиданностью. Стоя на якорях, османские корабли были безлюдны наверху; лишь часовые виднелись на своих постах. Но как только был замечен русский флот, на турецких кораблях все пришло в движение. «Неприятельский флот, – записано в флагманском журнале Ушакова, – обрубая якоря, будучи в беспорядке, вступил под паруса и побежал к стороне Дуная».
Русская эскадра начала преследование отходящего неприятеля. Впереди его боевого порядка шли флагманские корабли во главе с Гусейн-пашой. Пользуясь преимуществом в ходе, они стали уходить вперед, в то время как остальные суда несколько отставали. Опасаясь, что отстающие корабли будут настигнуты эскадрой Ушакова, прижаты к берегу, окружены и захвачены, Гусейн-паша был вынужден сделать поворот.
Пока османская эскадра производила перестроение, русские корабли по сигналу адмирала Ушакова построились из трех колонн в линию баталии; три фрегата составили корпус резерва и расположились против авангарда на тот случай, «ежели бы передовые неприятельские корабли, выиграв ветр, покусились с обеих сторон атаковать нашу линию».
В 3 часа дня оба флота пошли параллельно друг другу; Ушаков стал сокращать дистанцию и дал приказ открыть огонь.
Матросы и офицеры ушаковских кораблей проявили высокое мастерство, атакуя неприятельский флот. Они «с отличной неустрашимостью принудили передовую часть неприятельского флота поворотить через фордевинд (поворот корабля носом по ветру) и бежать к стороне Дуная… Флот наш гнал неприятеля подо всеми парусами и бил его беспрестанно». Более всего потерпели адмиральские турецкие корабли.
Несколько часов продолжалась погоня за неприятелем, но вечером вражеский флот «при темноте ночной закрылся из виду». Гусейн-паша предполагал, что ему удастся ночью уйти от преследования, подобно тому как это было во время Керченского сражения. Турецкие корабли шли без огней и изменяли курсы, чтобы дезориентировать русскую эскадру. Но на этот раз неприятельскому флоту уйти не удалось.
На следующий день, 29 августа 1790 г., «при начале рассвета оказался флот неприятельский, лавирующий к ветру, рассыпан весь в разные места». Как только Гусейн-паша увидел, что русская эскадра находится вблизи, он дал сигнал своим кораблям держаться соединенно и продолжал отход. Турецкий флот взял курс к юго-востоку, но поврежденные корабли заметно снизили скорость и стали отставать.
Адмиральский 80‑пушечный линейный корабль «Капитания» – «главнейший корабль во флоте Турции» – замыкал боевой порядок неприятельского флота. В 10 часов утра русский линейный корабль «Андрей» первый приблизился к нему и вступил в бой; вслед за ним подошли линейные корабли «Георгий» и «Преображение». Окружив неприятельский корабль, «переменяя один другого, они производили жестокий огонь». «Капитания» упорно сопротивлялась. Но к ней приблизился флагманский корабль адмирала Ушакова. Он стал против борта турецкого корабля на расстоянии 60 м и «в малейшее время нанес ему наижесточайшее поражение». Противник не выдержал. «Люди неприятельского корабля, – писал Ушаков, – выбежав все наверх, на бак и на борты, поднимая руки кверху, кричали на мой корабль и просили пощады и своего спасения». Тут же был дан приказ прекратить огонь.
В плен сдались адмирал Сеит-бей, капитан корабля Мехмет-дарсей и 17 других офицеров турецкого штаба. Все они были доставлены на корабль Ушакова. Через несколько минут от пожара на «Капитании» раздался взрыв и флагманский турецкий корабль взлетел на воздух.
Другие корабли эскадры Ушакова настигли турецкий линейный корабль «Мелеки-Багари», окружили его и вынудили сдаться. Некоторые турецкие корабли пытались уйти от преследования, но их настигали русские корабли. Экипаж крейсерского судна «Феникс» взял в плен 12‑пушечную турецкую бригантину, моряки с крейсерского судна «Панагия» – 16‑пушечную бомбарду. На всех турецких судах было захвачено в плен более 700 человек.
Оставшаяся часть эскадры Гусейн-паши поспешно отошла к Босфору. Во время перехода от полученных в бою повреждений затонули линейный корабль капитана Арнаут-Асана и несколько других судов.