С переходом англо-шведского флота от Ревеля к шведским берегам русский галерный флот по приказанию Петра I перешел с Аландского архипелага в Гельсингфорс, оставив для наблюдения за передвижением противника в островном районе несколько лодок. Во время очередного выхода на разведку одна из лодок села на мель и была захвачена противником, что сильно рассердило царя, и он приказал галерному флоту возвратиться в архипелаг.

Во второй половине июля командующий галерным флотом князь Голицын снялся с якоря и направился в Аландские шхеры. В составе его флота находились 61 галера и 29 лодок. 26 июля разведывательный отряд обнаружил стоящую на якоре между островами Ламеланд и Фритсберг шведскую эскадру в составе линейного корабля, четырех фрегатов, трех галер, трех шхерботов, шнявы, галиота и бригантины. Командовал эскадрой вице-адмирал Шеблат. Однако сразу вступить в сражение было невозможно из-за сильного ветра, который не стих и на следующий день. Голицын решил дать сражение у острова Гренгам, «где было место для наших галер способное». Но как только русские галеры подошли к Гренгаму, шведы снялись с якоря и пошли на сближение. Их флагман считал свою эскадру намного сильнее.

Возможно, в открытом море это могло быть и так, но в шхерах господствовали галеры. Голицын это преимущество и использовал. Вначале он стал отступать в шхеры, где с парусными судами трудно было управляться. Галеры же были в родной стихии. Они ведь и строились для действий в шхерах и у побережья. В погоне шведы не заметили, как попали в ловушку. Голицын перешел в решительное наступление. Первые два фрегата пытались развернуться к подходившим русским галерам лагом, но не хватило места, и они выскочили на мель. Их сразу же окружили галеры и после жаркой схватки взяли на абордаж. Два других фрегата из-за повреждения парусов отстали от основных сил. Шведский флагман только теперь понял, что попал в ловушку, и попытался из нее выбраться. Если гребные суда ретировались без особого труда, то капитану линейного корабля пришлось проявлять находчивость. Выполнив сложнейший маневр, флагман ускользнул, а фрегаты оказались добычей русских.

Об этой победе князь Голицын докладывал графу Апраксину следующее: «…я, осмотря и призвав генералитет, полковников и подполковников, имели совет и предложили, чтоб того дня выйти в гавань к острову Грейнгам и, когда погода будет тихая, а оные суда далече не отступят, чтоб абордировать. И как мы в тое гавань стали, то оныя суда и еще прибылыя с вице-адмиралом Шеблат, на парусах шли к нам в пролив, чего невозможно было наняться; однако ж для погоды имели отступить в прежнюю свою гавань, а оные за нами ж азартовали. И усмотри, что так далеко к заливу пробились, а отмели и каменья много, принуждены в надежде поиску абордировать и, как стали к ним пригребать, и оных, во оборотах, для пушечной стрельбы и в ретираде и что снасти перебиты, стало на мель два фрегата, которые хотя не с жестоким только абордирунгом достали, а два фрегата взяты абордирунгом на парусах на свободной воде. А достальные вице-адмиральский корабль и прочие ретировались, однако ж по возможности гнали и от вице-адмиральского корабля от кормы видели в воде доски; а нам за ним больше следовать не допустило за погодой, а паче что близко к морю и место широко, також и с моря еще два судна показались, а ежели б затихло, то бы ни одного судна весьма не упустили».

Сильный ветер и появление подкрепления спасли шведов от полного разгрома. Однако добыча была ощутимой. Русские пленили сразу четыре фрегата: 34-пушечный «Стор-Феникс», 30-пушечный «Венкер», 22-пушечный «Кискин» и 18-пушечный «Данск-Эрн». В плену оказалось 407 шведов, 103 человека были убиты. На русских галерах 82 человека были убиты и 246 ранены.

Петру I был представлен такой реестр:

«…Первый фрегат „Шторфеникс“ в 34 пушки; на нем взято морских офицеров:

Капитан Гансфейр Штроле.

Порутчик Якон Сиверс.

Штурман — 1.

Шхиперов, констапелей и прочих обер служителей морских — 10.

Матросов — 99.

Порутчик Ионас Симон.

Лекарей — 2.

Солдат — 25.

Офицерский челядник — 1.

И того взято морских и сухопутных — 141.

Побито:

Морских обер служителей — 2.

Матросов — 3.

Солдат — 1.

Шхипорский челядник — 1.

Итого побито — 7.

Всего на оном фрегате взято и побито — 148 человек.

Взято пушек:

12-фунтовых — 2.

8-фунтовых — 20.

3-фунтовых — 12.

Итого — 34.

Другий фрегат „Венкер“ в 30 пушек на нем взято людей:

Капитан Абрам Фалкенгрен.

Капитан Порутчик Аксель Торквист.

Порутчик Дитрих Валмер.

Штирманов, ботсманов и прочих обер служителей морских — 8. Пушкарей — 4.

Матросов — 63.

Капитанский служитель — 1.

Сухопутных:

Порутчик Галер.

Урядников — 2.

Солдат — 16.

И того взято морских и сухопутных — 98.

Побито:

Морских обер служителей — 9.

Матросов — 37.

Солдат — 13.

И того — 59.

Всего на оном фрегате взято и побито — 157 человек.

Взято пушек:

6-фунтовых — 24.

3-фунтовых — 6.

И того — 30.

Третий фрегат „Сискен“ в 22 пушки; на нем взято людей:

Капитан Клас фон Штоуден.

Капитан Ян Сидар.

Порутчик Петер Дюсон.

Штыкюнкер — 1.

Шхипоров, штирманов, констапелей, ботсманов и прочих обер служителей морских — 10.

Волонтиров — 5.

Матросов — 41.

Офицерский служитель — 1.

Сухопутных:

Фелтвебель — 1.

Солдат — 16.

И того взято морских и сухопутных — 78.

Побито:

Ботсманов, штирманов и прочих обер служителей морских — 6.

Матросов — 14.

Солдат — 4.

Плотник — 1.

И того — 25.

Всего на оном фрегате взято и побито — 103 человека.

Пушек взято:

6-фунтовых — 6.

4-фунтовых — 12.

3-фунтовых — 4.

И того — 22.

Четвертый фрегат „Данек Ерн“ 18 пушек; на нем взято морских офицеров:

Порутчик Давыд Колве.

Обер служителей морских — 6.

Матросов — 62.

Сухопутных:

Прапорщик Яган фон Гартен.

Капрал — 1.

Солдат — 18.

Барабанщик — 1.

Итого взято морских и сухопутных — 90.

Побито:

Штюрман — 1.

Матросов — 8.

Солдат — 2.

Юнк — 1.

И того — 12.

Всего взято и побито — 102 человека.

Взято пушек:

6-фунтовых — 18.

Всего на вышепомянутых 4 фрегатах взято офицеров и прочих морских служителей, так же и сухопутных — 407.

Убито — 103.

Всего в полон взято и убито — 510 человек.

Пушек разных калибров взято — 104.

На тех же фрегатах взято пушечных ядер, картеч ручных, ядер, пороху, и прочей аммуниции не малое число».

Сражение было настолько ожесточенным, что из 61 галеры 43 из-за сильных повреждений впоследствии пришлось сжечь, а разбитую 30-весельную галеру «Вальфиш» сожгли при урочище Фрисбург в ходе сражения. О напряжении сражения красноречиво говорит и расход боезапаса: с галер было выпущено 31 506 патронов и 23 971 зарядов картечи.

Об этой победе Петру I сообщили в день Преображения (6 августа) при выходе его из церкви Святой Троицы. Царь тут же возвратился в храм и приказал служить благодарственный молебен. По случаю победы Петр писал Меншикову: «Правда, не малая виктория может причесться, а наипаче, что при очах английских, которыя равно шведов обороняли, как их земли, так и флот».

В Петербурге победу праздновали три дня. Взятые фрегаты с триумфом ввели в столицу. Петр приказал эти трофеи хранить вечно. Была отчеканена медаль и установлено наравне с Гангутским церковное празднество. На медали выбита надпись: «Прилежание и храбрость превосходят силу». Князь Голицын за победу получил усыпанные бриллиантами шпагу и трость, офицеры — золотые медали с цепями, а нижние чины — серебряные. За взятие 104 пушек выдано на команды 8960 рублей призовых. Гренгамская победа была засчитана при производстве Михаила Михайловича Голицына в генерал-фельдмаршалы в 1725 году.