Około godziny 15:00 Niemcy zdecydowali zwrócić się ku okrętom brytyjskim i skrócić dystans, wprowadzając do akcji także artylerię średnią 150 mm. Było to jednak korzystne dla Brytyjczyków, których cięższe salwy burtowe okazały się teraz celniejsze i Brytyjczycy stopniowo uzyskiwali przewagę. O 15:12 zauważono pożar na „Scharnhorście” i osłabienie prowadzonego ognia. Spee rozkazał „Gneisenau” oderwać się od przeciwnika, a sam na uszkodzonym „Scharnhorście” zachował się tak samo jak adm. Cradock w bitwie pod Coronelem i skierował się w kierunku brytyjskich krążowników liniowych, by ściągnąć na siebie ich ogień. Zaraz po wykonaniu zwrotu i zatoczeniu koła przez brytyjskie okręty, „Scharnhorsta” trafiło kilka pocisków, które przesądziły jego los. W wyniku uszkodzeń, przechylił się na burtę i szybko zatonął wraz z całą 860-osobową załogą, w tym admirałem von Spee, o 16:17.
„Gneisenau” dalej płynął z mniejszą prędkością 18 węzłów i toczył walkę z brytyjskimi krążownikami liniowymi, które się rozdzieliły i do których wkrótce dołączył krążownik pancerny HMS „Carnarvon”. O 17:30 „Gneisenau” został unieruchomiony, z przechyłem na prawą burtę, lecz prowadził dalej ogień, aż o 18:02 zatonął.