El día 8 de diciembre a las 17:30, la Fuerza-Z zarpó de Singapur poniendo rumbo al norte. La salida de las naves fue observada por varios cientos de personas, dentro de las cuales no cabía duda que hubo espías japoneses que informaron el movimiento y el rumbo que siguieron. Ese día los japoneses fotografiaron las naves británicas. La flota estaba en alta mar cuando un comunicado de Pulford le informaba a Phillips que en esos momentos no podía darle ninguna protección aérea aguas afuera de las costas de Siam.
9 de diciembre
El día 9, el mal tiempo protegió a la Fuerza-Z, pero muy temprano un vigía del destructor Vampire informó haber divisado un avión japonés durante un minuto. Nuevamente, a medio día un vigía puso en estado de alerta a las tripulaciones de los buques. Resultó ser un avión Catalina de la RAF que informó que los japoneses habían desembarcado al norte de Singora.
Más tarde apareció un avión japonés Nakajima Naka 93, que se mantuvo fuera del alcance de los antiaéreos. Sin que los británicos lo supieran, esa tarde, un submarino japonés avistó la flota británica reportando su posición en los 7º norte 105º este. En esos momentos, el almirante Phillips debatía la posibilidad de retirar a los destructores de escolta y luego los mandó de regreso a Singapur, mientras el Prince of Wales y el Repulse se dirigían a Singora para atacar a los japoneses. Parece ser que Phillips contaba con que los aviones japoneses no estarían equipados con torpedos o bombas adecuadas para hacerle daño a los buques pues sus blancos eran terrestres y que los únicos bombarderos que podrían atacarlos provendrían de Indochina.
Mientras eso sucedía, a las 4PM, el Capitán Kameo Sonokawa, comandante de la 22 Flotilla Aérea del Cuerpo Aéreo Genzan, con base en Genzan, Corea pero estacionado ya en el sur de Indochina, recibía el informe del avistamiento hecho por el submarino a las 2PM. Como los bombarderos navales basados en tierra, Mitsubishi G4M "Betty", estaban en esos momentos cargando bombas para atacar el puerto de Singapur, Tanaka cambió las órdenes para que cargaran torpedos y bombas anti-buque. La recarga terminó a las 6 de la tarde y se prepararon para un ataque nocturno, tipo de operación para la que el Grupo Genzan estaba perfectamente entrenado.
Mitsubishi G4M "Betty"
Simultáneamente, más aviones japoneses de exploración continuaban la vigilancia de la Fuerza-Z. Phillips ordenó a los destructores que nuevamente dieran media vuelta y se les unieran, excepto el HMS Tenedos que estaba escaso de combustible. La misión proseguía, cuando súbitamente Phillips ordenó olvidarse de atacar Singora y dar media vuelta para regresar a Singapur. En esos momentos, el mal tiempo se abatió sobre el mar.
A medianoche, el Almirante Phillips recibió noticias por radio que informaban sobre el desembarco de una fuerza japonesa en Kuantan que en ese momento se encontraba a 8 horas de navegación desde donde se encontraba la Fuerza-Z. Phillips informó a Singapur que se dirigía a Kuantan. Un segundo submarino japonés informó del cambio de rumbo al sur efectuado por Phillips y la 22 Flota Aérea japonesa se aprestó para el ataque. Hacia la media noche, el mal tiempo hizo abortar el ataque japonés y los aviones regresaron a Indochina.
10 de diciembre
En la madrugada del día 10, a las 03:15 un informe de otro submarino avisa sobre el cambio de rumbo de la Fuerza-Z. A las 06:00 Sonokawa envió 10 aviones para realizar un rastreo en el sector donde fueron avistados los buques británicos. Una hora después, una fuerza de 88 bombarderos G4M "Betty", 27 del Grupo Genzan, 35 del Grupo Mihoro y 26 del Grupo Kanoya fueron despachados para iniciar el ataque. Los japoneses conformaron 9 escuadrillas de ataque con los aviones del Grupo Genzan seguidos por los de los grupos Mihoro y Kanoya. Una escuadrilla de bombarderos atacó al HMS Tenedos cuando regresaba a Singapur, pero no hicieron blanco en la nave. Mientras tanto, sonó la alarma en los buques británicos, pero los aviones japoneses desaparecieron de la vista. Fueron catapultados los aviones exploradores de las dos naves y el destructor HMS Express fue enviado a hacer un reconocimiento. Las fuerzas británicas en Kuantan informaron que no había ningún ataque en las playas y eso lo corroboró el destructor HMS Express.
Prince of Wales
11:30
Los aviones japoneses no volvieron a encontrar la Fuerza-Z a pesar de haber explorado hasta muy cerca de Singapur y decidieron regresar, cuando un avión de exploración les informó la posición de las naves británicas. A las 11:30 de la mañana un grupo de bombarderos efectuaron el primer ataque, que fue más bien una acción de diversión en dirección al Repulse, evadiéndolo inmediatamente para atraer el fuego antiaéreo, mientras la otra sección efectuó una pasada de bombardeo a 2500 metros de altura. Las bombas cayeron en la popa destruyendo la catapulta y penetrando en el hangar causando un incendio.
La segunda oleada fue contra el Prince of Wales, mientras aviones torpederos volando a muy baja altura, le pusieron dos torpedos que hicieron blanco en la popa. Las dos hélices de babor quedaron inutilizadas y el timón de dirección fuera de servicio. El acorazado comenzó a escorar y redujo su velocidad a 15 nudos. En poco tiempo el acorazado se encontraba inerme y a merced de los bombarderos. La siguiente pasada sobre el Repulse no le produjo nuevos daños importantes a la nave, pero el Prince of Wales era atacado en esos mismos momentos con torpedos y bombas recibiendo tres impactos.
12:30
Un nuevo ataque contra el Repulse lo dejó sin timón de dirección y las cubiertas quedaron abiertas por sendas explosiones. Un nuevo torpedo hizo blanco en el crucero y lentamente se comenzó a hundir. Los destructores se aproximaron a los dos buques heridos de muerte y los aviones japoneses les hicieron saber que podían proseguir con el rescate pues habían cumplido su misión. A las 12:30 el Repulse había desaparecido bajo las aguas del Mar de China. Con los aviones japoneses todavía sobrevolando al moribundo Prince of Wales, unos 800 de 1300 tripulantes del acorazado fueron rescatados. Los japoneses permitieron que el HMS Express se pusiera al lado del buque británico para rescatar a los heridos. Poco después, a las 13:30 el Prince of Wales se hundió. Media hora más tarde llegaban aviones Buffalo de la base de Sembawang, pero para entonces los japoneses ya se habían retirado y el último avión "Betty" dejado como observador se las arregló para escapar de los pequeños Buffalos. Aviones Zero llegaron al lugar poco después que los Buffalos regresaron a Singapur.
Saldo del combate:
Según el relato del Capitán Tennant, comandante del Repulse, el ataque japonés fue realizado de manera impecable con formaciones cerradas que no se desviaban del rumbo que tomaban. Si acaso, sólo a un único avión se le vio lanzar un torpedo demasiado lejos del Repulse. Fueron reportados 4 aviones japoneses derribados, uno del Grupo Genzan y tres del Grupo Kanoya. Reconoció el Capitán Tennant la hidalguía de los japoneses de no atacarlos cuando realizaban el rescate de los supervivientes. La guerra, recién comenzaba, pronto las reglas cambiarían.
En Londres Churchill recibió la noticia del hundimiento del "insumergible" Prince of Wales y del "inexpugnable" Repulse y la muerte del almirante Phillips y del Capitán Leach del Prince of Wales y del Capitán Tennant del Repulse. Aunque el Capitán Tennat, fue dado por muerto, más tarde fue rescatado. De 2921 tripulantes, 2081 fueron salvados por los destructores. El golpe a la moral de los Aliados fue muy duro, tan duro como lo fue para Churchill, para Gran Bretaña y para EEUU que comenzaban la guerra en el Pacífico sin ningún buque capital en las aguas del pacífico.
