Okręt podwodny i frachtowiec zostały dostrzeżone już o 11.15 z posterunku obserwacyjnego w Justøy, który zawiadomił dowództwo norweskie w Kristiansandzie. Norwegowie wysłali w celu rozpoznania wodnosamolot Høver M.F. 11 z 21 Dywizjonu Rozpoznawczego, o znakach F 332, który nadleciał już po storpedowaniu i zaobserwował żołnierzy i konie. Samolot następnie o 12.07 wysłał sygnał do bazy, po czym zawrócił w celu złożenia meldunku. W tym czasie ratowaniem rozbitków zajmowały się znajdujące się już wcześniej w pobliżu norweskie jednostki: statek przybrzeżny „Lindebø” i kuter rybacki „Jenny” (według innych źródeł były to trzy kutry: „Lindebø”, „Agder 2” i „Stjernen”).
„Orzeł” następnie opłynął statek od drugiej burty, po czym wystrzelono drugą torpedę z położenia podwodnego, po trafieniu której „Rio de Janeiro” przełamał się w wybuchu na dwie części i w ciągu kilku minut zatonął. Na skutek wybuchu rany odniosło też lub zginęło kilku Niemców na pokładzie „Lindebø”. Zginęło ogółem 19 członków załogi statku oraz 164 żołnierzy, utracono także konie i cały przewożony sprzęt. O 12.45 nadpłynął norweski torpedowiec „Odin”, który podjął akcję ratunkową. Około 150 ludzi uratowano, natomiast „Odin” dostarczył do Kristiansandu między innymi 17 rannych i 18 wyłowionych zabitych.