Пытаясь уклониться от боя, «Шарнхорст» несколько раз менял курс. В 9.55 адмирал Бей сообщил о схватке с английскими крейсерами, однако через несколько минут ему уже удалось оторваться от противника, который в штормовом море развивал скорость не более 24 узлов. Для сравнения, «Шарнхорст» мог развивать скорость на четыре — шесть узлов больше. В 10.30 36-й дивизион примкнул к крейсерам Бернета, создав тем самым кильватерную колонну слева и спереди от «Белфаста».
Быстро оторвавшись от преследования крейсеров, «Шарнхорст» опять возобновил поиски конвоя и к 12.00 вышел к северо-востоку от него. Через пять минут «Белфаст» восстановил радиолокационную связь с немцами, однако лишь в 12.21 британским крейсерам удалось сократить дистанцию. Как раз в то время «Шарнхорст» обнаружил их своим кормовым радаром, а затем и визуально. Англичане открыли огонь осветительными снарядами, однако линейный крейсер ответил им залпами из носовых башен и опять изменил курс на северо-запад, введя в бой кормовую башню. Этот неожиданный отворот помешал британским эсминцам начать торпедную атаку. Три залпа уничтожили концевой корабль 36-го дивизиона «Вираго», которому удалось проскочить под носом у крейсеров.
В 12.23 в кормовую трубу «Норфолка» попал снаряд. Почти одновременно с ним второй 283-миллиметровым снаряд ударил в барбет башни «X», выведя ее из действия. Чтобы избежать взрыва, погреба башни пришлось затопить. Но первое попадание было гораздо серьезнее. Снаряд пробил надстройку с правого борта и взорвался у самой обшивки левого борта, практически разорвав ее. Осколки уничтожили радарную установку, и крейсер уже не мог вести прицельный огонь. Семь членов экипажа «Норфолка» были убиты и пять ранены. Башня «В» произвела еще четыре залпа, используя старые данные, а затем «Норфолк» временно затих. Теперь градом крупных осколков стали засыпать «Шеффилд». Вследствие ошибочного приказа его артиллерийского офицера интенсивность огня существенно снизилась (вместо стрельбы всем бортом крейсер перешел на побашенную). В 12.41, когда ситуация стала критической для англичан, все-таки «Шарнхорст» существенно превосходил три крейсера, адмирал Бей неожиданно изменил курс и увеличил скорость. Он принял решение не продолжать изматывающий бой с крейсерами, поскольку его основной целью был все-таки конвой. После окончания этой фазы боя с юго-запада подошли корабли адмирала Фрэйзера, а крейсеры Бернета все также держались за пределами огня «Шарнхорста», поддерживая радиолокационный контакт и сообщая координаты противника на свой линкор.
Экипажи немецких эсминцев видели осветительные снаряды, которые английские крейсеры выпускали в утреннем бою, однако они находились далеко от «Шарнхорста». Адмирал Бей отдал им приказ идти на северо-восток, чтобы соединиться с флагманом, однако в 11.58 опять послал их на запад с целью разыскать конвой. Далее «Шарнхорст» и немецкие эсминцы уже не контактировали между собой. Около 13.00 эсминцы, даже не подозревая этого, прошли всего в 15 000 метрах к югу от конвоя. В конце концов в 13.43 адмирал Бей приказал им прекратить поиск и возвращаться на базу. На следующий день, около 10.00, эсминцы вернулись в Каафиорд. Именно их отсутствие в финальной фазе боя у мыса Нордкап стало роковым для «Шарнхорста», поскольку при выходе из строя его носового радара эсминцы могли бы заранее обнаружить противника и помочь флагману отражать торпедные атаки. Мало того, сами эсминцы являлись грозными противниками для английских кораблей, так как имели 150-миллиметровые орудия и по восемь торпедных аппаратов.
Около 13.15 адмирал Бей принял решение вернуться на базу, не вступая больше в столкновения. Экипаж корабля расположился на обед, однако все по-прежнему находились в боевой готовности. Чтобы не дать себя обнаружить, кормовой радар выключили. В 15.25 Бей сообщил в штаб группы «Север» о предполагаемом времени своего возвращения. Он не знал, что направляется как раз на пересечение курса «Дюк оф Йорка», «Ямайки» и четырех эсминцев, которые по радио наводились на него крейсерами. С разбитым носовым радаром и выключенным кормовым, который не мог производить поиск прямо по курсу, «Шарнхорст» медленно и верно двигался в ловушку, как мышь в мышеловку. В 75 кабельтовых сзади (при видимости в 70), словно стая гончих, сомкнувшись в строе, чтобы не забивать лишними отметками экраны своих радаров, шли крейсеры Бернета и 36-й дивизион.
Погоня продолжалась более трех часов. В какой-то момент ситуация могла измениться в благоприятную для «Шарнхорста» сторону. Так, «Норфолк» снизил скорость, чтобы потушить пожар, а спустя несколько минут до восьми узлов сбросил скорость и «Шеффилд», на котором сломался кронштейн левого внутреннего гребного вала. Однако уже в 16.17 поисковый радар британского линкора засек противника на дистанции 225 кабельтовых. «Шарнхорсту» оставалось жить считаные часы. Фрэйзер отдал приказ продолжать слежение до того момента, пока корабли не сблизятся на дистанцию действенного огня.