Angkatan perang sekutu berbalik ke selatan menuju pesisir Jawa, kemudian ke barat dan ke utara untuk mencoba menyelamatkan diri dari kelompok pengawal Jepang, namun malah terperangkap oleh konvoi itu. Saat itulah kapal-kapal DesDiv 58 yang torpedonya dikeluarkan meninggalkan rencananya sendiri dan kembali ke Surabaya.
Pukul 21.25 WIB, HMS Jupiter terkena ranjau dan tenggelam, 20 menit kemudian armada itu melewati tempat di mana HNLMS Kortenaer tenggelam lebih dulu, dan HMS Encounter ditugaskan untuk mengangkut yang selamat.
Armada sekutu kini hanya berkekuatan 4 kapal penjelajah, mereka masih menghadapi kapal perang Jepang pada pukul 23.00 WIB. Kedua belah pihak saling menembak di kegelapan dalam kisaran panjang, hingga HNLMS De Ruyter dan HNLMS Java tenggelam oleh salvo laras panjang yang menghancurkan.
Kapal penjelajah Perth dan Houston yang tersisa kekurangan bahan bakar dan amunisi, dan menyusul perintah terakhir Doorman. Kemudian kedua kapal itu mundur, tiba di Tanjung Priok pada tanggal 28 Februari.
Pertempuran berlangsung selama sehari penuh ini telah menewaskan 2.300 orang pelaut, kebanyakan merupakan prajurit sekutu
Di pihak Belanda korban tewas berjumlah 915 orang, termasuk Jenderal Karel Doorman yang memimpin pertempuran. Secara keseluruhan di kedua belah pihak 2.300 nyawa melayang.
Doorman dan sebagian besar krunya tenggelam bersama HNLMS De Ruyter, hanya 111 orang yang diselamatkan dari kedua kapal itu.
Gugurnya Doorman di medan pertempuran membuat moral Sekutu semakin menurun sehingga Pertempuran Laut Jawa pun berakhir dengan kekalahan pihak Sekutu.
(Qur'anul Hidayat)