В 4,5 часа началась перестрелка между авангардами; через полчаса флагманские корабли обоих флотов находились друг против друга. Ветер изменился с OSO на ONO, так что линия кильватера обратилась в строй пеленга. Когда в 8 часов наступил штиль, флоты находились друг от друга уже вне выстрела.
Командующий шведским флотом опять находился на «Ulla Fersen». Флаг-офицер, лейтенант Клинт около 7 часов заметил, что адмирал Повалишин с тремя последними русскими кораблями упал под ветер и что там образовался прорыв. Полковник Клинт, которому он указал на это обстоятельство – эти три корабля находились как раз против него – хотел воспользоваться этим благоприятным случаем, повернуть вместе с следовавшими за ним судами и отрезать эти три корабля. Легкий дивизион в это время задерживал неприятельский авангард и центр, а потому головная часть русского флота едва ли могла воспрепятствовать этому охвату, да и сильный пороховой дым мешал русскому адмиралу видеть, что делается позади. Однако, пока было испрошено разрешение командующего флотом, положение дела изменилось, и весь флот получил приказание лечь в дрейф. Повалишин заметил свое опасное положение, и, когда ему не удалось сделать поворота, он быстро спустил корабельные шлюпки которые начали буксировать корабли; две из этих шлюпок были потоплены огнем с «Густава III». Удобный случай был упущен. Когда герцог Карл в 11 часов снова перешел на флагманский корабль, был отдан приказ, что Клинту предоставляется право производить такие маневры и требовать сигналами, чтобы при подобных обстоятельствах другие суда за ним следовали.
Шведы потеряли 84 человека убитыми и 280 ранеными; два линейных корабля были сильно повреждены; русские потери в личном составе и в материальной части были гораздо значительнее, при чем много потерь было от разрыва собственных орудий. Адмирал Сухотин был смертельно ранен; два линейных корабля должны были уйти в Кронштадт.
Мало помалу с запада поднялся свежий ветер, и головная часть шведского флота получила приказание спуститься на противника; оба флота находились к востоку от отмели Грекора и шли левым галсом на юг.
В 2,5 часа был открыт огонь. Из Бьеркезунда, находившегося в 10 милях оттуда, было выслано несколько галер и канонерских лодок, которые и подошли к 11 часов к линейному флоту, и тотчас атаковали ближайшие русские линейные корабли и фрегаты, при чем им помогал и легкий дивизион; однако юго-западный ветер скоро заставил их отступить после того, как они успели принудить один русский линейный корабль и один фрегат выйти из боевой линии; в схватке принимали участие и три русских гребных галеры. Час спустя русский авангард спустился, а за ним последовали и главные силы, на расстоянии пушечного выстрела. Юго-восточный ветер нанес пороховой дым, оставшийся от утреннего сражения, так что флоты по временам друг друга не видели. Около 4 часов шведские корабли сделали поворот и снова атаковали русских. Круз тем временем также повернул на север; вследствие этого между авангардом и центром получился разрыв, в который и хотел броситься герцог Карл со своим арьергардом, но русским удалось сомкнуть этот разрыв. Скоро шведам стало ясно, что Круз хочет завлечь их дальше в Кронштадтский залив, вследствие чего они к вечеру прекратили бой; часов в 8 вечера ветер совершенно стих. Уже было израсходовано много боевых припасов, каждую минуту могла подойти ревельская эскадра, и тогда положение шведов во внутренней бухте, имевшей только 6 миль ширины, было бы очень затруднительным. В это время, вечером, получился королевский приказ немедленно возобновить атаку. Приказ этот привез, как бывало и раньше несколько раз, доверенное лицо Густава, 25-летний капитан Смит, который впоследствии заставил много о себе говорить в Средиземном море, под именем сэра Сидней-Смита. Этот Смит должен был помогать Норденскьельду своими советами.
Утром 4 июня подул сильный ветер с востока и юго-востока, так что русский флот, державшийся в 4-6 морских милях на ветре, не мог быть атакован. После полудня ветер перешел к SW и шведы тотчас спустились на неприятеля, который ждал их лежа в бейдевинде правым галсом. Авангард и легкий дивизион слишком спустились и им пришлось вылавировывать, чтобы занять свое место; центр и авангард лежали в дрейфе, пока в 4 часа боевая линия снова не пришла в порядок. В 5 часов последовало приказание вступить в бой; русские снова уклонились, так что огонь был открыт только через полчаса. Трем шведским головным линейным кораблям было приказано обойти задние русские корабли, которые, однако, уклонились, и вскоре со всей линией повернули на левый галс, чтобы отрезать эти три корабля. Тем временем оба флота так близко подошли к южному берегу, что головные шведские суда донесли об опасности их дальнейшего курса в этом направлении; передняя дивизия даже повернула по собственной инициативе на север и главные силы последовали за ней.
Внешний рейд Кронштадта находился в это время уже только в 12-15 морских милях под ветром. Смит все время настаивал перед Норденскьельдом на том, чтобы схватиться с неприятелем; в виду данных королем определенных инструкций, герцог последовал этому совету.
В это время внезапно было дано знать сигналом о приближении ревельской эскадры, и около 9 часов показались уже верхушки ее мачт; Чичагов, как сообщалось сигналами, 2 июня вышел из Ревеля и, таким образом, шведы попали в клещи, из которых надо было как можно скорее выбираться. Герцог Карл хотел тотчас же броситься на ревельский отряд и идти к Гогланду с тем, чтобы король непременно следовал за ним с армейским флотом; об этом было немедленно доложено Густаву, и в 0,5 часов флот взял курс на север.
Тем временем Круз также заметил приближение Чичагова и снова выстроил боевую линию под ветром. Чичагов подошел к шведам на расстояние 4 миль и держался на этом расстоянии пока густой туман не закрыл всего. После полуночи наступил штиль, который продолжался и весь следующий день; только к вечеру 5 июня несколько разъяснило, при западном ветре. Шведам был на руку туман, так как оба русские отряда не могли видеть маневров друг друга и, вследствие этого, не могли согласовать своих действий, хотя противник был на виду и у того и у другого. 21 шведский линейный корабль (в том числе 1 сильно поврежденный) и 13 фрегатов находились между 27 русскими линейными кораблями (в том числе 6 трехдечных) и 23 фрегатами. Круз тщетно пытался подойти ближе к неприятелю.
В 2 часа шведы обошли мель Торсари и в 6 часов – остров Сескар; ветер понемногу перешел к SSO и стал таким образом более для них благоприятным. Герцог Карл решил идти в Выборгский залив для защиты армейского флота, о чем и донес королю в 11 часов 5 июня. Ночью капитан Смит возвратился с новым приказанием: «флоту, для прикрытия шхерной флотилии войти в Выборгскую бухту».
Очевидно, что с самого начала все военные мероприятия принимались на основании минутного благоусмотрения короля и гофкригсрата; всякое зрелое обсуждение дела было исключено, на стратегию и тактику смотрели, как на ребяческую игру. Решение задачи должно было бы заключаться в том, чтобы как можно энергичнее атаковать главные силы Круза; если бы даже не удалось достичь полной победы, то во всяком случае Круз вынужден был бы отступить в Кронштадт; хорошо обученный шведский флот несомненно был бы в состоянии достичь такого результата против русских команд; против ревельского отряда он мог бы устоять и после этого боя; но на то, чтобы всем рискнуть ради великой цели, не хватало ни энергии, ни уверенности в себе, ни мужества. Если бы Круз не принял боя, он был бы заперт в Кронштадте, и Чичагову не удалось бы, по крайней мере при безветрии, помешать соединению военного и армейского флотов для движения на Петербург. Кроме того, были сделаны серьезные стратегические ошибки, к которым прибавилось еще и много тактических ошибок. Нельзя, однако, не похвалить нескольких отдельных тактических моментов: к числу таких приемов относится создание легкого дивизиона с поставленными ему ясными задачами; принятое два раза решение произвести охват при помощи этого дивизиона; помощь, оказанная шхерным флотом; решение произвести прорыв и отрезать задние корабли. Таким образом ясно, что шведы не придерживались слепо формальных тактических инструкций. Русские, со своей стороны, действовали тактически и стратегически правильно, уклоняясь, как и в прошлом году у Эланда, от решительного боя: Круз со своими недостаточно обученными людьми не был довольно силен для этого.