Шаутбенахт Петр и адмирал Фёдор Апраксин понимали, что бой потребует множество жертв с обеих сторон. К шведскому контр-адмиралу Эреншильду послали генерал-адъютанта Ягужинского с предложением о сдаче. После безуспешных переговоров на мачте скампавеи Апраксина взвился синий флаг и раздался пушечный выстрел. Это был сигнал «вступать в бой», который продолжался 3 часа. Стреляли железными ядрами и картечью. Началась знаменитая «Гангутская баталия», покрывшая неувядаемой славой русских моряков. Шведы, надеясь на подход главных сил, оказывали упорное сопротивление, но из-за штиля главные силы не могли помочь своему блокированному отряду. Невзирая на сильный артиллерийский огонь, русские передовые галеры два раза подходили к противнику, но оба раза были отбиты. Только в третий раз авангард под командованием шаутбенахта Петра Михайлова, ударив по флангам противника, сломил сопротивление шведов. Наши солдаты шли на абордаж и лезли даже по самим стреляющим пушкам, так что даже некоторые «духом пороховым были разорваны». Шведы, пользовавшиеся славой непобедимых, отчаянно сопротивлялись «ни одно судно без абордирования от наших не отдались».
Отважный штурм русских заставил их сдаться. Одно за другим суда начали спускать флаги. Последним спустил свой флаг шаутбенахт Эреншильд. В бою он был ранен и хотел уйти на небольшой лодке, пользуясь нашедшим туманом, но был замечен и взят в плен «Ингермоландскому полку от капитана Бакеева з гранодеры». Петр всегда чтил храбрость противника. Здесь на корабле лично помогал приводить в чувство обескровленного шведского контр-адмирала Нильса Эреншильда и приставил к нему своих врачей. Этот герой оставался в нашем плену вплоть до заключения мира. Намного позже уже при освобождении Пётр Алексеевич в качестве признания мужества и героизма подарил Нильсу свой портрет, украшенный драгоценными камнями.
В Гангутском бою шведы потеряли 10 судов, вооруженных 116 пушками, 711 человек убитыми и ранеными, а оставшиеся 237 человек были взяты в плен; наши потеряли 127 человек убитыми и 342 человека ранеными. Занятие Финляндии открыло путь на шведскую столицу Стокгольм. Это была первая серьёзная победа, одержанная Балтийским флотом. Наш флот после боя вышел из бухты и стал на шхерном фарватере, ведущем в Або. Морально подавленный адмирал Густав Ватранг на другой же день оставил Гангут и ушел к Аландским островам, чтобы прикрыть берега своей страны.
3 августа адмирал Апраксин пошёл со всем флотом к Або. Пленные суда были отправлены в Петербург с капитан-командором Сиверсом. Великий шаутбенахт Петр Михайлов на своей скампавее успел захватить 2 шведских купеческих судна.
9 августа пришли к городу Аланту и послали бригадира Лефорта с 9 галерами к старому замку. 14 августа собрав всех командиров, наши руководители написали обращение к народу об окончании битвы. На другой день всех шведских офицеров посадив на 5 галер отпустили к Петербургу. Пленных генералов сопровождал сам Государь. В это время пришла новость от выборгского коменданта полковника Шувалова, что он взял Нейшлотскую крепость. Захвачено там 18 пушек, много ядер и гранат. На корабле адмирала состоялся военный совет, на котором решили возвращаться к Гельсинфорсу и далее в Ревель.