Флот Открытого моря, которому предстояло уничтожить крупную часть сил противника, то есть выполнить ту задачу, ради которой была предпринята операция и к которой германский флот специально готовился, успеха не имел. Чтобы отрезать силы Битти, надо было обладать преимуществом в скорости хода, чего немцы не имели ещё и потому, что были связаны тихоходными додредноутами П-й эскадры.
Германский флот перед Ютландским боем.
Третья фаза сражения – «бой главных сил» длился с 19.00 по 22.00. После 18.30 главные силы Гранд- Флита полным ходом приближались к месту боя линейных крейсеров и находились в 23 милях к северу от них. Британские линкоры шли шестью кильватерными колоннами с интервалами между ними в одну милю. Ш-я эскадра линейных крейсеров контр-адмирала Худа находилась на 20-25 миль впереди главных сил. Такой походный порядок флота был наиболее удобен для перестроения линкоров в боевой порядок одной кильватерной колонны в случае обнаружения противника прямо перед собой. Во всех остальных случаях перестроение могло занять продолжительное время.
Шеер, находившийся на флагманском «Фридрих дер Гроссе» в центре германской линии и ещё не знавший о близости английских главных сил, сосредоточил всё внимание на приближавшейся с северо-востока эскадре Худа, приняв её за авангард Гранд-Флита.
«Остфрисланд» шёл под флагом вице-адмирала Шмидта, сменившего вице-адмирала Эккермана. На его борту находилось 1390 матросов и офицеров. Дредноут в течении 5 минут (19.05 – 19.10) обстреливал британские крейсера 2-й эскадры лёгких крейсеров, но попаданий не достиг. Чуть позже (19.24-19.33) вместе с шестью другими германскими дредноутами «Остфрисланд» довольно долго вёл огонь по британскому линкору «Уорспайт», сделал последние два залпа правым бортом уже после поворота флота Открытого моря на обратный курс. «Уорспайт» получил 11 попаданий снарядами и вышел из строя.
Джеллико, не располагавший пока сведениями о месте, курсе, полном составе сил и боевом порядке главных сил немцев, без чего он не мог определить боевой порядок Гранд-Флита, запросил эти данные у Битти. Последний около 19.00 сообщил, что линейные крейсера противника находятся на юго-востоке.
В 19.14 Битти дополнительно сообщил об обнаружении на юго-западе неприятельских линкоров. Не имея исчерпывающих сведений о противнике, Джеллико медлил с принятием решения о направлении развёртывания, упуская время для начала построения боевого порядка. Наконец в 19.15 он приказал эскадрам линкоров развернуться влево для построения в одну кильватерную колонну, имея в голове П-ю эскадру линкоров вице-адмирала Джеррама. Продолжавшееся 20 минут построение Гранд-Флита в боевой порядок, к началу боя закончено не было, линейные крейсера Битти только ещё занимали свое место в авангарде.
Тем временем главные силы германского флота начали постепенное тактическое развертывание, готовя охват линейных крейсеров Битти и V-й эскадры линкоров. Шеер хотел поставить их между двух огней – между главными силами и своими линейными крейсерами.
Только в 19.25 Шеер впервые узнал о приближении всего Гранд-флита, получив данные от пленных, подобранных с потопленного днём английского эсминца «Номэд», которые показали, что вблизи находятся 60 больших кораблей, в том числе 28 дредноутов и шесть линейных крейсеров.
Убедившись, что он имеет дело со всем Гранд- Флитом, Шеер решил уклониться от боя и в 19.36 сигналом приказал флоту повернуть «все вдруг» на 16 румбов, не останавливаясь перед трудностью этого маневра при таком большом количестве кораблей в колонне, а также рискнув иметь в голове колонны относительно слабые додредноуты П-й эскадры.
Германские линкоры всех типов под прикрытием дымзавес с эсминцев выполнили маневр безукоризненно, что говорит о хорошей подготовке экипажей, сплаванности кораблей и исправном состоянии техники. Бой временно прекратился.
Положение Граид-Флита тактически было более выгодным для сближения с противником и нанесения ему потерь, тем более что до наступления темноты оставалось ещё около часа. Однако длинная и трудно управляемая английская колонна продолжала идти на восток, тогда как немцы уходили на юго-запад. Плохая видимость затрудняла ведение прицельного огня.
В 19.44 Джеллико приказал флоту поэскадренно повернуть на юго-восток. Но так как к этому времени немцы уже повернули на запад, этот поворот к сближению с ними не привел. Через 3 минуты Гранд-Флит лёг курсом на юг.
Хотя германскому флоту удалось оторваться от противника, движение на запад в сторону английских берегов увеличивало опасность его положения. Поэтому Шеер 19.55 приказал вновь сделать поворот «все вдруг» на 16 румбов и лёг курсом на восток, имея впереди четыре линейных крейсера, ещё сохранивших способность держаться в строю.
Так как Гранд-Флит шёл в это время на юг, то, следовательно, флот Открытого моря направлялся к середине линии кораблей англичан и около 20.00 был замечен их линкорами, тут же открывшими огонь.
В 20.05 начался «второй бой флота». Оказавшаяся под сосредоточенным огнём англичан, колонна германских дредноутов пришла в беспорядок, скучилась и была не в состоянии стрелять по кораблям противника.
В 20.16 флот Открытого моря в третий раз начал поворот «все вдруг» на 16 румбов, чтобы ещё раз выйти из боя. «Кёниг» и эсминцы прикрыли флот дымзавесой. Однако линейные крейсера Битти снова вошли в соприкосновение с германским авангардом, достигнув попаданий в «Маркграф» и «Кайзер», но не причинив им больших повреждений.
Бой прекратился в 20.22. Джеллико не стал преследовать немцев, опасаясь атак германских эсминцев и подводных лодок, и в 20.25 приказал отвернуть на 4 румба (45°) от немцев. В 20.30 колонна германских дредноутов скрылась из вида наводчиков Гранд-Флита.
В 20.32 с 18-й флотилии эсминцев Шееру донесли, что к юго- и северо-востоку находятся большие корабли англичан. Оценив обстановку, Шеер пришел к заключению, что англичане намерены заставить его отойти к западу, затем ночными атаками эсминцев ещё оттеснить на запад и с рассветом возобновить бой.
Гранд-Флит лёг на юго-запад, как бы стремясь отрезать флот противника от его баз. Германский флот к этому времени перестроился в три колонны: линейные крейсера находились в левой – ближе всего к англичанам, дредноуты – в центре, П-я эскадра додредноутов – в правой колонне. Кратчайшим путем флот шёл на юг, к Хорнс-Реву, быстро сближаясь с английскими линейными крейсерами, которые подходили с востока.
В 21.01 начался и 22.00 окончился «последний дневной бой флота». Гранд-Флит повернул на юг и перестроился в ночной походный порядок – в кильватерные колонны по эскадрам, с интервалами между ними в одну милю, имея линейные крейсера к юго-западу, а эсминцы в хвосте колонн. В то время как германский флот в 22.10 начал ложиться на курс SSO-1/4-0 по направлению к Хорнс-Реву, имея в арьергарде линейные крейсера.
Гранд-Флит всё ещё находился к востоку от немцев, что позволяло ему помешать флоту Открытого моря, связанному тихоходными додредноутами П-й эскадры и поврежденными линейными крейсерами, дойти до протраленных фарватеров через минные заграждения Гельголандской бухты к югу от Хорне- Рева или вдоль северного побережья Голландии. Эти фарватеры были приблизительно известны как британскому Адмиралтейству, так и Джеллико.
В ходе дневного боя 31 мая в носовую оконечность «Гельголанда» попал 340-мм снаряд, но потерь в личном составе не было.
В ходе боя в «Ольденбург» попал всего один снаряд, в результате чего погибло семь и было ранено 14 человек, поскольку командный состав дредноута для лучшего общего обзора расположился поверх передней бронированной рубки управления кораблём (техническим недостатком оказалось размещение прожекторов, служивших в основном для противника одними из главных целей, непосредствено над капитанским мостиком и постом управления лёгкой артиллерии). Вместо тяжело раненого капитана 1-го ранга Хёпфнера в командование кораблём вступил старший помощник командира корветтен-капитан Вольмер.