8 декабря в 4 ч. 00 м. утра в порту Стенли к борту “Инвинсибла” подали угольщик, и команда приступила к погрузке угля. Вслед за ним к погрузке угля приступил “Инфлексибл”. В 7 ч. 50 м. в видимости гавани появились “Гнейзенау” и “Нюрнберг”, направленные для высадки десанта и уничтожения британской базы, и с сигнальной станции порта обнаружили их появление. Захваченные врасплох, англичане тотчас прекратили погрузку угля и срочно начали поднимать пары. В свою очередь, в 10 ч. 00 м. немцы, по характерным признакам -треногим мачтам, двигающимся в гавани по направлению к морю, определили присутствие в гавани британских линейных крейсеров и стали уходить.
В 10 ч.Ю м. оба линейных крейсера уже вышли из гавани. Видимость была изумительной; море спокойное и ослепительно голубое; дул легкий северо-западный ветер.
В 10 ч.20 м. последовал приказ вице-адмирала Стерди преследовать корабли фон Шпее и был поднят сигнал “общей погони”, означавший, что кораблям предоставляется свобода действий. Лучшему ходоку крейсеру “Глазго” приказали поддерживать соприкосновение с немцами, так как эскадра Шпее находилась в 19 милях от англичан и, чтобы догнать их, требовалось время.
Оба линейных крейсера сжигали в котлах вместе с углем нефть. Причем на “Инвинсибле” это делали довольно неумело, а направление ветра было столь неудачным, что густой черный дым из его дымовых труб все время накрывал “Инфлексибл”. В 10 ч.50 м. линейным крейсерам пришлось снизить скорость до 24 уз. для уменьшения задымленности, а в 11 ч.10 м. скорость еще уменьшили до 20 уз., чтобы дать возможность легким крейсерам догнать линейные.
Во время этого перерыва команды обеих эскадр обедали, а англичане переоделись из грязного угольного платья в чистое. Наконец в 12 ч.20 м. легкие крейсера британской эскадры подтянулись, и в 12 ч.50 м. линейные крейсера увеличили скорость вновь, доведя ее до 25 уз. “Инвинсибл” поднял сигнал об открытии огня в 12 ч.55 м. В 12 4.58 м. с дистанции 14500 м (79 каб.) “Инвинсибл” открыл огонь по замыкающему германскую кильватерную колонну легкому крейсеру “Лейпциг” (1905 г., 3250 т, 10 105-мм, 23 уз.). Вместе с “Инфлексиблом” они выпустили по нему около 20 снарядов.
В 13 ч.20 м. германские легкие крейсера получили приказ рассредоточиться, отвернули на юго-запад и стали уходить, преследуемые крейсерами “Корнвол”, “Кент” и “Глазго”. “Инвинсибл” и “Инфлексибл” в первую очередь старались навязать бой “Шарнхорсту” и “Гнейзенау”.
После двухчасовой погони в 13 ч.02 м. “Инвинсибл” наконец открыл артиллерийский огонь с дальней дистанции по германскому флагману “Шарнхорсту”, а в 13 ч.25 м. “Шарнхорст” и “Гнейзенау”, в свою очередь, открыли ответный огонь по британским линейным крейсерам, а когда дистанция уменьшилась до 11000 м (59 каб.), немцы ввели в действие и 150-мм орудия и одновременно повернули на восток, желая, по-видимому, отвлечь англичан от своих легких крейсеров.
Предельная дальность стрельбы британских 305-мм орудий составляла 15000-15500 м (81-84 каб.), дистанция действительного огня 11000-13000 м (59-70 каб.). На обоих германских крейсерах 210-мм орудия имели предельную дальность 15000 м (81 каб.), 150-мм казематные орудия 13750 м (74 каб.). Немцы на всех дистанциях были уязвимы для 305-мм орудий англичан, британские же линейные крейсера имели броню, непробиваемую для 210-мм снарядов на дистанции 13000 м (70 каб.), а на меньшей и для 150-мм орудий.
Уже в 13 ч.45 м. с третьего залпа “Инвинсибл" получил несколько попаданий 210-мм снарядами и, чтобы сбить пристрелку, отвернул на два румба влево для увеличения дистанции. В 14 ч.10 м. “Шарнхорст” прекратил стрельбу,так как “Инвинсибл” вышел из зоны досягаемости его орудий. Стерди решил не сближаться немедленно на дистанцию решительного боя, на которой расход боеприпасов был бы наименьшим и которая обеспечила бы ему быструю победу. Причинами было желание избежать хотя бы малейшего повреждения своих линейных крейсеров и высокая выучка германских комендоров. В бою на предельной дистанции риск получить повреждения для его кораблей отсутствовал вовсе, зато расход боеприпасов почти наверняка должен был быть огромным.
В первой фазе боя стрельба англичан оказалась исключительно плохой. “Шарнхорст” и "Гнейзенау” получили только по два попадания, и ни один из них не был серьезно поврежден. Разрушительная сила британских 305- мм снарядов оказалась гораздо меньше, чем можно было ожидать. Примерно через полчаса англичане снова пошли на сближение. Когда в 14 ч.48 м. дистанция между ними снова уменьшилась до 15200 м (82 каб.), британский флагман вновь открыл огонь по “Шарнхорсту”, ас 15 ч. 15 м. в течение пяти минут обстреливал "Гнейзенау”, когда немецкие корабли поменялись местами. Германские корабли получили значительные повреждения, но продолжали упорно сопротивляться.