Несмотря на ряд выполненных к середине августа работ, в том числе и снятие весной шести казематных 75-мм пушек, усилить среднюю артиллерию корабля так и не удалось. Тогда же с обоих кораблей демонтировали с одного борта механические прачечные и сушилки для размещения на их месте установок охлаждения погребов боезапаса. Затем то же выполнили и на другом борту, так как положенного мыла для стирки белья не хватало и прачечные бездействовали. Начавшаяся война, недостаток 203-мм орудий для действующего флота и ожидаемое их получение для “Евстафия” и “Иоанна Златоуста” не ранее декабря 1914 года вынудили командующего Морскими силами Черного моря адмирала А.А. Эбсргарда отказаться от довооружения линкоров. Остались без системы охлаждения и погреба, температура в которых колебалась от 26° до 33° (на “Евстафии”). По мнению командующего, эти корабли могли “решить участь кампании на всем южном фронте”, и он отказался вывести их из строя для завершения начатых работ даже на самый короткий срок. Интуиция не подвела Андрея Августовича. Именно на бригаду линейных кораблей, в особенности на “Евстафий”, “Иоанн Златоуст” и “Пантелеймон”, легла основная боевая нагрузка кампаний 1914–1915 годов, которую они с честью выдержали.
Встреча с германо-турецкими линейным крейсером “Гебен” и легким крейсером “Бреслау” произошла 5 ноября 1914 года у мыса Сарыч. Первым противника с “Евстафия” (командир — капитан 1 ранга В.И. Галанин), являвшегося флагманским кораблем А.А. Эбергарда, увидел сигнальщик Бурдейный. Последовавший затем скоротечный бой (в течение около 14 мин) свелся в основном к поединку между флагманскими кораблями. Не дожидаясь данных о целеуказаниях с “Иоанна Златоуста” (капитан 1 ранга Ф.А. Винтер), а именно с него по правилам бригадной стрельбы велось управление артогнем линейных кораблей, “Евстафий” в 12 ч 20 мин самостоятельно сделал залп правым бортом из башенных орудий. “Гебен” получил попадание в левый борт около фок-мачты. Вслед за флагманом, выпустившим за время боя шестнадцать 305- (из них двенадцать из носовой башни), четырнадцать 203- и девятнадцать 152-мм снарядов, открыли огонь “Иоанн Златоуст”, а затем и “Три Святителя”.
Получив еще ряд попаданий (достаточно достоверно наблюдались разрывы в кормовой части крейсера, посередине корабля за второй трубой и в районе второй башни) и видя бесперспективность продолжения поединка с бригадой русских линейных кораблей, “Гебен” стал медленно отходить, поворачивая вправо, и, выйдя на контркурс, скрылся в легком тумане и дыму из виду.
Во время этого боя старший артиллерийский офицер “Евстафия” лейтенант А.М.Невинский стал очевидцем исключительно редкого в практике артиллерийской стрельбы явления. Вот как он описал это в своих воспоминаниях: “Почти тотчас же после нашего залпа “Гебен” дал залп из всех пяти башен (я ясно видел это в бинокль). Продолжая смотреть в бинокль, я увидел какие-то черные точки. Протер стекла платком, снова поднес бинокль к глазам: точки еще были видны и теперь уже поднимались вверх. Я понял, что это неприятельские снаряды, сосчитал их — пять штук, затем они исчезли из поля зрения, и в этот момент я увидел падения наших снарядов…” *
Первые два залпа “Гебена” 280-мм снарядами дали перелет и недолет, но их осколки перебили на “Евстафий” фок-штаг, повредили радиоантенну левого борта и пробили среднюю дымовую трубу. Разорвавшийся над палубой снаряд осколками повредил две барказные шлюпбалки, моторный катер и левый отличительный огонь. Осколками другого, разорвавшегося рядом с кораблем, изрешетило не только обшивку небронированного борта в районе кондукторских помещений, но и разрушило переборку и дверь в одной из кают противоположного борта.
Наиболее же серьезный ущерб “Евстафий” понес от последующих трех залпов. Первые два попадания пришлись в правый носовой 152-мм каземат, причем один из снарядов (бронебойный) не разорвался и остался лежать на палубе без головной части (бронебойный колпачок нашли в каземате). Разрыв второго уничтожил всю прислугу (10 человек) одного из орудий, плутонгового командира, частично убив и ранив прислугу подачи. Одна угловая броневая плита! оказалась оторванной и свалилась на срез борта, а у другой вырвало угол. Палубу и борт в этом районе выгнуло наружу и разорвало, а одну из плит броневого траверза взрывом сдвинуло в помещение бани. Разлетевшиеся осколки нанесли множество повреждений, от горячих газов загорелись 152-мм патроны и судовая церковь, но пожар быстро потушила прислуга орудий противоположного борта.