В понедельник 22 июля, примерно в одиннадцать часов утра, герцогу доложили, что трюмы взорвавшегося галеона «Сан-Сальвадор» наполняются водой. В создавшейся ситуации Медина-Сидония принял решение забрать с него королевскую казну и всех людей, а сам корабль затопить. С этой целью к нему отправили несколько фелук. Однако англичане заметили их и отогнали прочь. Во второй половине дня галеоны лорда Томаса Хоуарда и Джона Хокинса приблизились к полузатопленному испанскому судну, и призовая команда поднялась на его борт. Там все еще оставалось около полусотни обгоревших, но живых испанцев (до взрыва на «Сан-Сальвадоре» находилось 64 моряка и 319 солдат; из них, согласно информации казначея Кальдерона, 200 человек погибли во время взрыва или утонули, прыгнув в море). Хоуард отправил Томаса Флеминга на «Голден хайнде» к трофейному кораблю, чтобы взять его на буксир и отвести в Уэймут. Когда таможенник в порту составлял опись находившихся на борту приза вещей и провизии, он отметил наличие пятидесяти трех бочек вина, трех бочек испорченной говядины и одной бочки бобов. По данным Д. Хауарта, 12 испанцев умерли вскоре после того, как «Сан-Сальвадор» вошел в гавань; в живых остались десять испанцев, четыре немца, два француза и одна женщина-немка. Возможно, именно из-за нее отчаявшийся канонир и взорвал корабль.
Между тем Медина-Сидония отдал приказ Алонсо де Лейве объединить оба крыла арьергарда в один дивизион и возглавить его. Хотя испанцы уже точно знали, что эскадры Дрейка и Хоуарда слились в один флот, неотступно следовавший за ними по пятам, они не забывали о наличии еще одной английской эскадры — той, что находилась под командованием Сеймура и поджидала их где-то в восточной части Ла-Манша. Именно поэтому командующий армадой продолжал держать почти весь ударный дивизион в авангарде, переместив в арьергард лишь один или два галеона.
К вечеру, когда Хоуарду удалось собрать все свои корабли вместе, ветер вдруг стих. С наступлением сумерек оба флота оказались где-то между Портлендом и Сент-Олбанс-Хэдом, находясь на расстоянии пушечного выстрела друг от друга. Взошла луна, осветившая воды залива Лайм, и испанцы заметили, как группа английских кораблей постепенно отделилась от основных сил, сносимая в сторону течением. У испанских галеасов появилась прекрасная возможность проявить свои возможности, и сразу трое командиров — Лейва, Окендо и Рекальде — стали убеждать герцога в необходимости совершить нападение на упомянутую группу. Они, однако, не учли тот факт, что несколькими часами ранее дон Уго де Монкада, командовавший галеасами, просил у герцога позволения напасть на флагманский корабль англичан и получил отказ (атака на флагман противника считалась привилегией главнокомандующего). Обидевшись, гордый каталонец отвел свои галеасы на пол-лиги в сторону от основных сил. Окендо попытался уладить конфликт и лично отправился на переговоры с Монкадой. Каталонцу пообещали, что Медина-Сидония будет платить ему три тысяч дукатов в год (из тех денег, что король выделил для одного из сыновей герцога), если он образумится и нападет на английские суда. Увы, рыцарь ордена Сантьяго на подкуп не поддался, а когда на рассвете подул бриз с норд-оста, испанцы упустили свой шанс использовать большие гребные суда для захвата отбившихся кораблей противника. Правда, теперь они оказались в наветренной стороне от англичан, что давало им возможность задействовать свои парусные корабли. Медина-Сидониу приказал поднять на мачте королевский штандарт и начать генеральное сражение.
Разные авторы оставили нам довольно путаные описания сражения близ Портленда, происшедшего во вторник 23 июля. Согласно реконструкции Дж. Корбетта, оно могло выглядеть следующим образом. Примерно в пять часов утра флот Хоуарда пошел на норд-вест, в сторону побережья. Испанцы сначала двинулись следом, а затем остановились на некотором расстоянии от неприятеля. В авангарде армады разместились четыре галеаса; за ними находился флагманский галеон «Сан-Мартин»; основные силы остались в арьергарде. Английский флот сменил галс, развернулся и отправился в восточном направлении, стараясь приблизиться к арьергарду испанцев с наветренной стороны. Лейва, разгадав замысел противника, тут же устремился на него с большей частью своего дивизиона. Рядом с флагманским галеоном Хоуарда в это время находились «Виктори» Джона Хокинса, «Элизабет Джонас» сэра Роберта Саутвелла, «Нонпарел» Томаса Феннера и еще около десятка кораблей; остальные суда шли за ними, не придерживаясь особого порядка.
Сблизившись с кораблями Лейвы, английский авангард открыл по ним беглый артиллерийский огонь. Испанцы ответили противнику тем же, но, как заметил Медина-Сидония, «неприятель стрелял в три раза быстрее». Бертендона, адмирал левантийской эскадры, направил свой флагман «Рагаццона» на корабль Хоуарда, собираясь взять его на абордаж, однако «Арк» уклонился от столкновения и быстро ушел в подветренную сторону со всем своим консортом. Испанский арьергард бросился за ним в погоню.
Тем временем «Трайомф» Фробишера вместе с пятью вооруженными «купцами» вступил в бой с отрядом больших испанских кораблей, вынудивших англичан отступить к южной оконечности острова Портленд. Здесь отряд Фробишера был атакован галеасами. Не совсем ясно, где в это время находился Дрейк. Лорд-адмирал не упоминает о нем в своих депешах, хотя трудно поверить, что сэр Фрэнсис не участвовал в сражении у Портленда.
Вскоре ветер начал менять направление и стал благоприятным для англичан. Это позволило им перейти в контрнаступление и отогнать корабли неприятеля. Капитан Алонсо Ванегас писал: «Вражеский флагман с пятьюдесятью другими кораблями забрали у нас ветер; им это прекрасно удалось благодаря их проворству и густому дыму, производимому артиллерией, и они навалились на правое крыло нашей армады».
По мнению Дж. Корбетта, упомянутый Ванегасом «флагман» не мог быть ни «Арком» Хоуарда, ни «Виктори» Хокинса, поскольку они находились тогда в другом месте. Следовательно, это мог быть только «Ривендж» Дрейка.
Между тем над поврежденным кораблем Рекальде снова нависла угроза захвата. Большинство кораблей дивизиона Лейвы очутились в подветренной стороне от него и не могли прийти ему на помощь. Поэтому Медина-Сидония, находившийся в наветренной стороне от Рекальде, вынужден был направить к нему свой консорт. Сам герцог пытался пробиться к четырем галеасам, яростно сражавшимся с отрядом Фробишера, но ему помешал Хоуард. Лорд-адмирал двинулся к нему с «Арком» и еще семью галеонами. К чести испанского главнокомандующего, он не стал уклоняться от боя. В разгар сражения, когда Хоуард решил идти на помощь Фробишеру, Дрейк занял место адмирала и продолжил интенсивный обстрел «Сан-Мартина». По свидетельству Кальдерона, «враг выпустил в герцога не менее пятисот ядер». Испанский флагман оказался в отчаянном положении: его флагшток был сбит, рангоут разбит в щепки, а корпус пробит в нескольких местах. Количество убитых доходило до полусотни. На выручку герцогу бросились лучшие корабли армады. Выдержав натиск противника, они, по словам сэра Чарлза, «сбились в стадо, словно овцы». Тем временем англичане израсходовали большую часть запасов пороха, и примерно в пятом часу, когда ветер переменился и подул с юго-запада, бой затих. Армада перестроилась и легла на прежний курс. Команды кораблей обоих флотов занялись устранением полученных повреждений.