13 сентября рейдер прибыл на место рандеву, где его уже дожидались угольщики «Бервинд», «Элеонор Ворманн» и «Понтос». Море было неспокойно, но грузить уголь нужно было как можно быстрее, поэтому флотилия укрылась от ветра за островом, «Понтос» пришвартовался к левому борту «Кап Трафальгара», и за несколько часов до рассвета следующего дня бункеровка началась.

Неприятности не заставили себя долго ждать: около 7 утра радиоофицер «Кап Трафальгара» доложил Вирту, что по результатам радиоперехвата к острову приближается крупный и быстроходный вражеский военный корабль. До неприятеля было еще от 50 до 100 миль, но дистанция быстро сокращалась, а мощность радиосигналов говорила о том, что корабль достаточно велик – на малых боевых единицах и радиостанции ставили маломощные. Вирт тем не менее принял решение довести бункеровку до конца, считая, что у него на это достаточно времени. Комендоры были посланы к орудиям, а машинной команде было приказано держать машины под парами и быть готовыми по первому приказу развить полный ход.

«Кармания», командир которой был готов к встрече с противником у Тринидада, также готовилась к бою: все члены экипажа находились на своих боевых постах. В 9.30 утра на горизонте показался Тринидад. Сам о том не подозревая, Грант обеспечил себе тактическое преимущество: «Кармания» приближалась к острову с запада-северо-запада, в то время как германская стоянка находилась точно на противоположной его стороне. Немцы не заметили приближения «Кармании» до 11 часов утра.

Правда, сразу же после обнаружения «Кармании», германский экипаж отреагировал со всей возможной быстротой: звук судовой сирены и колоколов громкого боя прервал погрузку угля, а швартовы, соединявшие «Кап Трафальгар» с «Понтосом», моментально перерубили. Рейдер развил полный ход и направился на юго-запад, в то время как его офицеры решали, вступать им в бой или нет. Вирт уже видел, что имеет дело с таким же переоборудованным лайнером, как и его корабль, а отнюдь не крейсером, чего германский командир опасался больше всего. В 11.30 «Кап Трафальгар» начал циркуляцию, чтобы вступить в бой.

На мостике «Кармании» отреагировали на изменение противником курса отворотом вправо. Грант не мог идентифицировать противника, но был уверен, что это неприятель. В 12.10 он приказал произвести два предупредительных выстрела из 120-мм орудий. Крейсер и рейдер разделяло около 7800 м. Ответный огонь произвел ошеломляющее впечатление: развернувшись к «Кармании» бортом, «Кап Трафальгар» открыл огонь из своих 105-мм орудий бронебойными снарядами. Немецкие пушки имели более легкий снаряд, но и большую дальность, чем британские. Несколько снарядов пронзило надстройку «Кармании». По мере того как дистанция сократилась, в дело вступили 37-мм германские орудия, начавшие крошить надстройки британского крейсера шрапнелью. Трубы и вентиляционные раструбы были пробиты во многих местах, на мостике «Кармании» вспыхнул сильный пожар, вынудивший Гранта перенести командный пост на кормовой ходовой мостик.

Хотя британцы и открыли огонь с запозданием, вызванным решительными действиями их противника, но вскоре сумели перехватить инициативу: «Кармания» имела тяжелое и, что самое главное, хорошо размещенное вооружение. Правда, дальномер был выведен из строя в первые минуты боя. Грант развернул «Карманию» таким образом, что «Кап Трафальгар» оказался в секторах обстрела пяти 120-мм орудий. Комендоры открыли ураганный огонь, выпустив по «Кап Трафальгару» около 400 снарядов, целясь в основном не по надстройкам, а по ватерлинии. Несмотря на довольно низкий процент попаданий, вскоре «Кап Трафальгар» получил ряд подводных пробоин, а часть его артиллерии выбыла из строя. Объем затоплений быстро нарастал, германский рейдер получил сильный крен на правый борт. Поняв, что игра проиграна, смертельно раненный Вирт приказал выйти из боя и направил избитый рейдер обратно к острову, распорядившись вывалить шлюпки за борт. Когда поредевшая команда была готова к эвакуации, Вирт приказал во избежание захвата «Кап Трафальгара» неприятелем заложить в трюме два подрывных заряда. Когда шлюпки были спущены и отошли на безопасную дистанцию, заряды сработали, после чего рейдер повалился на правый борт, затем перевернулся вверх килем и затонул носом вперед. Это случилось в начале второго часа дня.