В донесение Екатерине Орлов причиной всех неудач выставил поведение греков. Екатерина поверила или, по крайней мере, сделала вид. Она утешала Орлова: «Хотя мы и видим теперь, что Морейская экспедиция не соответствовала своими следствиями мужественному от вас предпринятому ее отверстию по причине сродной грекам трусости, легкомыслия и предательства, кои особливо под Модоном толико пакости причинили».

В начале июня 1770 г. турки собрали в греческих водах довольно мощный флот: шестнадцать кораблей (один — 100-пушечный, один — 96-пушечный, четыре — 84-пушечных, два — 74-пушечных, восемь — 60-пушечных), две 50-пушечные каравеллы, шесть 40-пушечных фрегатов, до шестидесяти бригантин, шебек, галер, полугалер и других судов. На борту их находилось 15 тысяч человек и 1430 орудий.

В русской эскадре насчитывалось: девять кораблей, три фрегата, одно бомбардирское судно, три пинка, один пакетбот (второй пакетбот — «Летучий» — разбился у берегов Морей), 13 зафрахтованных и призовых судов, 6500 человек и 608 орудий.

Вечером 23 июня русская эскадра вошла в Хиосский пролив, где стоял на якорях турецкий флот. Увидев силы неприятеля, растерявшийся Орлов поехал на «Св. Евстафия» к Спиридову с традиционным русским вопросом: «Что делать?». Адмирал предложил решительно атаковать противника тремя колоннами.

В первую колонну (авангардию под командованием Спиридова) вошли флагманский корабль «Св. Евстафий» (командир — капитан 1 ранга Круз), корабль «Европа» (командир — капитан I ранга Клокачев) и корабль «Три Святителя» (командир — капитан 1 ранга Зметевский). Около первой колонны должны были держаться фрегат «Св. Николай», бомбардирский корабль «Гром» и пакетбот «Почталион».

Во вторую колонну (кордебаталию под флагом главнокомандующего) вошли корабли «Три Иерарха» (командир — капитан-бригадир Грейг, он же фактический командующий кордебаталией), «Св. Иануарий» (командир — капитан 1 ранга Борисов) и «Ростислав» (командир—капитан 1 ранга Лупандин).

В третью колонну (арьергардию под командованием Эльфинстона) вошли корабли «Не тронь меня» (командир — капитан 1 ранга Бешенцов), «Святослав» (командир — капитан 1 ранга Роксбург) и «Саратов» (командир — капитан 2 ранга Поливанов). С третьей колонной должны были держаться, «действуя по обстоятельствам», фрегаты «Надежда Благополучия» и «Африка».

К рассвету 25 июня суда объединенной эскадры заняли места, отведенные им в колоннах.

В начале восьмого часа на мачтовых фалах «Трех иерархов» взвился сигнал: «Гнать на неприятеля!»

За передовым кораблем «Европа» (капитан Клокачев) шел Спиридов на корабле «Св. Евстафий». «Европа», подойдя к ближайшим кораблям неприятельской линии, привела к ветру на левый галс и открыла огонь. Но вскоре, по настоянию лоцмана, объявившего, что курс ведет на камни, Клокачев должен был поворотить на правый галс и выйти из линии. Тогда на «Св. Евстафий» сосредоточились выстрелы трех турецких кораблей, из которых самый большой и ближайший был корабль главнокомандующего «Реал-Мустафа». Вслед за «Св. Евстафием» последовательно вступили в бой и другие корабли эскадры Спиридова. Находившиеся же в арьергарде три корабля Эльфинстона успели подойти только к концу сражения.

Ветер совсем стих. В самом жарком огне был «Св. Евстафий», подошедший к турецкому флагманскому кораблю на ружейный выстрел и все более и более сближавшийся с неприятелем. Спиридов с обнаженной шпагой ходил по юту. Поставленным тут же музыкантам приказано было «играть до последнего». Сражающиеся корабли сблизились. На «Св. Евстафий» перебитый такелаж и рангоут, поврежденные паруса и множество убитых и раненых не представляли возможности отойти от противника, с которым перестреливались уже из ружей и пистолетов. Наконец, корабли свалились и начался отчаянный рукопашный бой, во время которого загорелся турецкий корабль, и его грот-мачта, охваченная огнем, упала поперек «Св. Евстафия». Искры посыпались в открытую крюйт-камеру, и «Св. Евстафий», а вслед за ним и флагманский турецкий корабль взлетели на воздух.

Еще до взрыва адмирал Спиридов и граф Федор Орлов на шлюпке перебрались на корабль «Три Святителя». Это решение адмирала было, безусловно, правильным, — командующий эскадрой не мог оставаться на аварийном корабле.

Из всего экипажа «Св. Евстафия» спаслось, кроме Круза, не более шестидесяти человек. Погибло около шестисот сорока.

Количество погибших турецких моряков осталось неизвестным. Противнику было не до спасения экипажа «Реал-Мустафы». Двойной взрыв и гибель флагманского корабля настолько деморализовали подавляющее большинство личного состава неприятельских судов, что флот перестал повиноваться Гассан-паше. В подчинении у турецкого флагмана оказался лишь 100-пушечный корабль «Капудан-паша» и две каравеллы, которые еще продолжали артиллерийскую дуэль с кораблями русского авангарда и кордебаталии, обстреливая преимущественно «Три Святителя» и «Три Иерарха». Остальные суда турецкого флота в беспорядке покинули боевую линию и, кто как мог, торопились уйти в Чесменскую бухту.

Стойкости у Гассан-паши хватило ненадолго. В половине второго последние корабли противника вышли из боя и укрылись в Чесменской бухте. (В античные времена Чесма именовалась Эфесом.)

За исключением «Св. Евстафия» потери наши были весьма незначительны. Больше других пострадал корабль «Три Святителя»: из-за перебитых брасов его снесло в середину турецкого флота, где в дыму кроме неприятельского огня он попал под выстрелы нашего флагманского корабля «Три Иерарха». Корабль «Три Святителя» получил несколько пробоин в корпусе, рангоут и такелаж его были перебиты ядрами, и потеря людей убитыми и ранеными достигала 30 человек, тогда как на остальных судах она не превышала 12.

На следующий день (25 июня) корабли «Святосла» и «Три Иерарха», а также пакетбот «Почталион» вели перестрелку с турками у входа в бухту. Стрельба велась с больших дистанций и не причинила особого вреда ни одной из сторон.

Тем временем Алексей Орлов собрал военный совет, на котором было решено использовать против турок брандеры. В брандеры решили обратить четыре греческих портовых судна. Снаряжение этих судов зажигательными веществами было поручено бригадиру Ганнибалу.

Командирами брандеров решено было назначить «охотников» (добровольцев) из артиллерийских офицеров. Среди таковых были отобраны капитан -лейтенант Дугдэль, лейтенанты Ильин и Мекензи, мичман Гагарин.

Атаку турецких кораблей в Чесменской бухте должны были произвести корабли «Европа», «Ростислав», «Не тронь меня», «Саратов»; фрегаты «Надежда Благополучия», «Африка» и бомбардирский корабль «Гром».

Воспользовавшись полнолунием, русские корабли начали атаку в полночь с 15 на 16 июня. Первые полчаса вела огонь одна «Европа», но к часу ночи огонь открыли все русские корабли.

Где-то в половине второго ночи выстрелом из мортиры был подожжен первый турецкий корабль. Грейг писал: «В это время каркас, брошенный с бомбардирского корабля, упал в рубашку грот-марселя одного из турецких кораблей; так как грот-марсель был совершенно сух и сделан из бумажной парусины, то он мгновенно загорелся и распространил пожар по мачте и по такелажу; грот-стеньга скоро перегорела и упала на палубу; отчего весь корабль тотчас же был объят пламенем».