ב-25 בדצמבר1943 יצאה שרנהורסט בדרכה צפונה, כדי ליירט שתי שיירות שהיו בדרכן אל ומברית המועצות. אל שרנהורסט נלוו חמש משחתות, והשייטת כולה הייתה בפיקוד קונטר-אדמירלאריך ביי (אנ'). הבריטים, בפיקודו של אדמירלברוס פרייזר (אנ'), ציפו לשרנהורסט והעריכו שתצא לתקוף את השיירה. הליווי לשיירה שהפליגה לברית המועצות היה מורכב מאוניית מערכה אחת, אה"מ דיוק אוף יורק, סיירת קלה וארבע משחתות; ליווי השיירה השבה מברית המועצות כלל סיירת כבדה אחת, אה"מ נורפוק (Norfolk), שתי סיירות קלות ומספר משחתות. הבריטים ידעו על יציאתה של שרנהורסט גם מפיצוח שידורים גרמניים וגם מתצפיות של סוכנים שצפו על הנמל.[1]
בחצות הלילה שבין 25 ל-26 בדצמבר התקרבו שתי השיירות לביירנייה. לקראת הבוקר הורה מפקד השייטת הגרמנית, אדמירל ביי, למשחתות להתפרס לצורך סריקת הים וחיפוש השיירה. ביצוע לקוי של הוראותיו גרם לכך שהמשחתות איבדו את הקשר עם שרנהורסט. ב-8:30 בבוקר גילו הסיירות הבריטיות את האונייה הגרמנית על מסכי המכ"ם שלהן; שרנהורסט לא הייתה מודעת לכך. כשעה לאחר מכן פתחו האוניות הבריטיות באש. הן השיגו כמה פגיעות באונייה הגרמנית: אחת מהן הייתה פגיעה קריטית במכ"ם של שרנהורסט. בלילה הארקטי ששרר איבדה האונייה הגרמנית את יכולתה להשיב אש יעילה. הגרמנים ניתקו מגע ופנו לדרום מזרח במהירות גבוהה; מאוחר יותר ניסתה שוב שרנהורסט לפנות צפונה כדי לתקוף שוב את השיירה, ושוב נהדפה על ידי המלוות הבריטיות. אחר הצהריים ניסתה שרנהורסט שוב לתקוף את השיירה. הפעם הצליחה אוניית המערכה הבריטית "'דיוק אוף יורק'" לסגור את הטווח, ובמטח השני של תותחיה הצליחה לשתק שניים מצריחי התותחים הראשיים של שרנהורסט. בשעה 18:00 כבר היו תותחיה הראשיים של האונייה הגרמנית משותקים; ב-18:20 נפגע אחד מהדוודים הראשיים, ומהירותה של שרנהורסט ירדה ל-10 קשר, דבר שאיפשר למשחתות הבריטיות להתקרב אליה ולירות טורפדו. למרות הנזק הכבד שספגה, המשיכה שרנהורסט לירות בכל התותחים שנותרו תקינים. ב-19:37 ירתה המשחתת ג'מייקה מטח טורפדו קטלני, וכמה דקות לאחר מכן התהפכה שרנהורסט וטבעה. האוניות הבריטיות אספו מן המים 36 מלחים גרמניים, מתוך צוות של 1,968, אך לא התעכבו לאסוף יותר, מחשש להיפגע על ידי צוללות גרמניות.
מאוחר יותר באותו ערב אסף אדמירל פרייזר את קציניו על אוניית המערכה דיוק אוף יורק, ואמר להם: ”רבותי, הקרב נגד שרנהורסט הסתיים בניצחוננו. אני מקווה, שאם מישהו מכם ייאלץ להוביל את אונייתו לקרב נגד יריב חזק בהרבה, כי אז יוכיח את האומץ והתעוזה שהוכיחה שרנהורסט הערב”.
