Наконец в 03.51 японские корабли оказались в 22 800 ярдах от американских линкоров и всего в 15 600 ярдах от флагмана Олдендорфа крейсера «Луисвилл». Адмирал приказал открыть огонь. Американцы имели колоссальное преимущество, развернувшись поперек пролива Суригао, в то время как противник шел по проливу прямо на них. Американцы сделали классическое «crossing-T» – тактический прием, известный еще со времен лорда Нельсона. Все американские корабли могли одновременно вести огонь по противнику. Это они и сделали, причем стоит напомнить, что 5 из 6 линкоров были ранее потоплены в Пёрл-Харборе и были подняты, чтобы снова сражаться. И вот настал день мести. Вскоре «Ямасиро» превратился в груду пылающих и взрывающихся обломков. Линкоры выпустили около 280 тяжелых снарядов, крейсера вели бешеный огонь из своих орудий, выпустили около 3100 снарядов. Одна только «Коламбиа» выпустила 1150 снарядов.
К 04.00 соединение Нисимуры прекратило существовать. В 04.09 «Ямасиро» развернулся и попытался было двинуться в обратный путь, однако через 10 минут он перевернулся и затонул. Вместе с кораблем погиб адмирал Нисимура. Тяжелый крейсер «Могами» также развернулся и направился к выходу из пролива, волоча за собой хвост огня и дыма. Снаряд с одного из крейсеров попал ему в мостик, убив командира и всех остальных офицеров на мостике. Остальные попадания снизили скорость крейсера. «Сигурэ» оправдал репутацию везучего корабля и пострадал мало, но это понятно – он был слишком незначительной целью,
Линкоры прекратили стрелять в 04.12, когда стало ясно, что противник отходит. Через 2 минуты после приказа «Мэриленд» и «Калифорния» запросили у командовавшего линкорами адмирала Уэйлера разрешение разрядить заряженные орудия по противнику. Он разрешил. «Калифорния» выпустила один снаряд, «Мэриленд» дал полный залп. Затем то же самое сделал флагман Уэйлера «Миссисипи», разрядив все 12 орудий по «Ямасиро» с дистанции 19 750 ярдов. Это был последний залп боя в проливе Суригао и вообще последний в истории залп одного линкора по другому. Символично, что американский флагман стрелял по флагману японскому.
В результате только эсминец «Сигурэ» и крейсер «Могами» сумели уползти с места боя, обойдя горящую кормовую часть «Фусо», который разломился пополам. Корабли союзников не пострадали, лишь после боя на палубах крейсеров «Миннеаполис» и «Шропшир» (австралийский) нашли несколько осколков.
Одна часть плана СЁ была начата, как предполагалось, и с треском провалилась. Пострадал лишь один американский эсминец, да и то в основном от огня своих же товарищей.
Однако бой в проливе Суригао еще не завершился, американцам еще предстояло разобраться с соединением адмирала Симы. В него входили тяжелые крейсера «Нати» и «Асигара», легкий крейсер «Абукума» и несколько эсминцев. Соединение Симы вошло в пролив через полтора часа после соединения Нисимуры. Оно также налетело на торпедные катера и отбило несколько атак. Но все-таки РТ-137 всадил торпеду в крейсер «Абукума», причем по ошибке, так как целился в эсминец. Адмирал Сима проследовал дальше, пройдя мимо горящих и тонущих обломков «Фусо», приняв их за оба линкора.
Затем он встретился с «Сигурэ», обменялся опознавательными знаками, но, как ни странно, эсминец ничего не сообщил о судьбе кораблей Нисимуры. В результате в 04.20 крейсера Симы повернули на 90° на восток, выпустили наугад по 8 торпед и пошли назад. Адмирал решил подождать развития событий. Именно так Сима передал в Токио и остальным соединениям, участвовавшим в операции СЁ, когда двинулся обратно. По пути «Нати» столкнулся с горящим «Могами», который потащился отступать следом за его эскадрой. На мостике «Нати» все офицеры смотрели назад, ожидая результатов торпедного залпа, а «Могами» считали стоящим на месте. Однако он двигался, и крейсера столкнулись с ужасным треском. «Могами» получил дополнительные повреждения, а «Нати» пробоину в кормовой части. Несколько отсеков были затоплены, а скорость снизилась до 18 узлов.
Так завершился бой в проливе Суригао. 2 японских линкора были потоплены вместе с 2 эсминцами. Уцелевшие корабли Нисимуры были повреждены, особенно тяжело «Могами», но и «Асагумо».
Это была прекрасная победа американского линейного флота и последний артиллерийский бой линкоров в истории. Но впереди был новый эпизод битвы за Лейте, который преподнес множество разнообразных сюрпризов.
Перед самым рассветом адмирал Олдендорф узнал, что бой в проливе Суригао завершился и остатки японской эскадры, штук пять потрепанных кораблей, повернули назад и отходят к базам в Голландской Ост-Индии. Он отправил в погоню за ними американские эсминцы, чтобы те попытались найти и потопить противника.
