Англичане во время сражения основной расчет по-прежнему делали на быстроходность своих судов и артиллерию, тогда как испанцы тщетно пытались взять их на абордаж. В отчете Филиппу II герцог Медина-Сидония отмечал: «„Сан-Хуан“ и „Мария“ совсем было сблизились с неприятелем, но не могли с ним сцепиться: он бил в нас из своих пушек, а наши солдаты защищались с помощью аркебуз и мушкетов».
На первом этапе сражения англичанам удалось отрезать португальский галеон «Сан-Фелипе» от остальных судов армады и окружить его. Другой португальский галеон, «Сан-Матео», попытался помочь ему, но был атакован одной из английских эскадр. К тому моменту, когда Рекальде с несколькими другими кораблями смог прийти им на помощь, оба галеона были буквально изрешечены английскими ядрами и едва держались на плаву: их такелаж и паруса были порваны. Позже англичанам удалось во второй раз отрезать упомянутые галеоны от прочих кораблей. Вместе с ними в окружение попали судно «Нуэстра Сеньора де Бегонья» из состава кастильской эскадры и левантиец «Сан-Хуан де Сисилья». Все они безжалостно расстреливались английской артиллерией и мушкетерами, неся огромные людские потери. Вода через пробоины вливалась в трюмы разбитых кораблей, так что матросы, работавшие на помпах, падали с ног от усталости. Командир «Сан-Фелипе» Франсиско де Толедо, размахивая абордажными крючьями, призывал врага подойти поближе. В ответ ему предлагали сдаться. Кто-то из англичан, укрывшись на грот-марсе, кричал испанцам:
— Вы отличные солдаты! Сдавайтесь на почетных условиях!
Но, как сообщает один из испанских очевидцев, «единственным ответом ему было ядро, которое сразило его на глазах у всех. После этого враги отошли, а наши солдаты кричали им, что они трусы, и грубыми словами упрекали их в отсутствии смелости, призывая вернуться назад и драться…»
Практически все источники говорят о том, что испанские солдаты и офицеры сражались мужественно, с завидной стойкостью. По словам отца Кальдерона, канониры «не отходили от пушек даже для принятия скудной пищи».
Эскадра Хоуарда смогла ввязаться в бой лишь через четыре часа после того, как его начал Дрейк. К этому времени в деле участвовали основные ударные силы обоих флотов. Пользуясь наветренным положением, английские корабли один за другим приближались к судам армады, обрушивали на них залпы бортовых орудий, а затем быстро отходили в сторону, не давая испанцам шансов взять их на абордаж. Описывая один из эпизодов боя, в котором участвовал Дрейк, Убальдини отмечал: «Его каюта была прострелена насквозь два раза; первый раз — это когда двое дворян удалились туда под вечер, желая немного отдохнуть после боя. Один лежал на койке, когда ее разнесло в щепки ядром, выпущенным из фальконета, но сам он при этом не получил даже легкой раны. А когда спустя короткое время граф Нортумберленд, который отправился воевать в качестве добровольца, и сэр Чарлз Блант отдыхали на койке в том же месте, последовал еще один удар ядра, выпущенного из полукулеврины; оно пролетело через каюту от борта до борта, не причинив никакого вреда, кроме того, что одному из них оцарапало ногу и оторвало пальцы…»
Потери англичан в ходе сражения составили от шестидесяти до ста человек, тогда как испанцы потеряли около шестисот человек убитыми и восемьсот ранеными. Такая разница в потерях объяснялась тем, что испанские ядра были плохого качества и часто разваливались на куски в момент выстрела или при ударе в борт вражеского судна; кроме того, значительная часть их пролетала над низкобортными английскими судами, повреждая в лучшем случае такелаж, рангоут и надстройки, тогда как ядра англичан крушили не только надстройки, но и тонкую обшивку испанских кораблей. Борта флагмана «Сан-Мартин» зияли пробоинами в районе ватерлинии. Согласно информации Ванегаса, по нему было выпушено 107 ядер, «что могло бы сразить даже гору». Три пушки были сорваны с лафетов, а кормовая надстройка изувечена. Погибло, по разным данным, от двенадцати до сорока человек, а еще 120 были ранены. Ныряльщики почти не вылезали из воды, затыкая пробоины варом, паклей и свинцовыми пластырями, и молились, чтобы дожить до утра.
В разгар Гравелинской баталии погода неожиданно резко испортилась. Налетел получасовой шквал с дождем, и дальнейшее использование артиллерии и мушкетов обеими сторонами стало практически невозможным. Судно «Мария Хуан» из эскадры Рекальде, до этого отчаянно сражавшееся против «Хоупа», не выдержало натиска бури, потеряло руль и бизань-мачту и пошло ко дну; из 272 солдат и матросов, находившихся на его борту, спастись посчастливилось только восьмидесяти. Их подобрали высланные герцогом шлюпки.
Когда порывы ветра утихли и море несколько успокоилось, корабли армады, двигаясь на северо-восток, миновали Дюнкерк. С этого момента англичане прекратили преследование врага. Победа, несомненно, была на их стороне. Медина-Сидония больше не имел реальной возможности ни вернуться в Ла-Манш, ни объединить свои силы с армией герцога Пармы. Более того, над армадой нависла новая угроза — она неумолимо приближалась к коварным мелям Зеландии.
В тот же вечер Дрейк, превозмогая усталость, написал Уолсингему письмо: «…Бог послал нам славный день, отбросив врага так далеко в подветренную сторону, что теперь, с Божьей помощью, принц Пармский и герцог Сидония не смогут пожать друг другу руки еще несколько дней…»
В конце письма стояла характерная для Дрейка приписка:
«Следует приложить максимум стараний к тому, чтобы прислать нам боеприпасы и провиант, и тогда враг будет изгнан».
Утром 30 июля ветер несколько стих и пошел дождь. К борту испанского флагмана, находившегося в арьергарде армады, приблизился корабль «Санта-Ана», и его командир Окендо начал что-то кричать герцогу. Согласно воспоминаниям Кальдерона, Медина-Сидония спросил его:
— Сеньор Окендо, что нам теперь делать? Мы всё потеряли!
Окендо, находившийся «на ножах» с начальником штаба армады, с издевкой ответил:
— Спросите Диего Флореса! Лично я собираюсь драться и умереть, как подобает мужчине. Пришлите мне еще немного ядер.
Однако другие командиры были против возобновления сражения. На военном совете Алонсо де Лейва заявил, что солдаты и матросы измучены и никто не сможет заставить их снова идти в бой. Диего Флорес предложил покориться судьбе — «на всё воля Божья!» — и сдаться англичанам.
Поскольку корабли неумолимо несло в сторону зеландских отмелей, несколько офицеров «окружили герцога и со слезами умоляли его спуститься в шлюпку, чтобы спасти себя и святое знамя от неминуемого плена». Ванегас рассказывает: «Они советовали герцогу сдаться, если он хотел спастись. Избежать посадки на мель было невозможно. Он ответил, что уповает на Господа и благословенную Богородицу, которые отведут его в безопасную гавань… Люди начали взывать к его совести, дабы он не допустил гибели стольких душ в результате кораблекрушения, но он не хотел слушать такие советы и сказал, чтобы больше ему не говорили об этом. Он собрал пилотов, среди которых был один англичанин и один фламандец, тогда как остальные были испанцами, басками и португальцами. Обсудил с ними, можно ли достичь Гамбурга или норвежского берега… Они все отвечали, что сделают все возможное, но сомневаются в успехе, если только Бог не сотворит чуда и не сменит ветер, дабы мы могли выйти в открытое море. Герцог приказал произвести три выстрела, созывая флот. Снова измерили глубину и обнаружили, что под флагманом шесть морских саженей. Можно было видеть, как ветер несет его к мелям Зеландии… С другой стороны находился вражеский флот. Все мы боялись, что не сможем ни спасти корабль, ни повернуться, чтобы возобновить атаку на врага. Мы ждали, что вот-вот погибнем. Герцог не разделял этого мнения…»