Пётр I применил тактический манёвр. Он решил часть своих галер перебросить в район севернее Гангута через перешеек этого полуострова длиной 2,5 км. Для выполнения замысла он приказал построить переволоку (деревянный настил). Узнав об этом, Ватранг направил к северному побережью полуострова отряд кораблей, который возглавил контр-адмирал Эреншёльд. Другой отряд под началом вице-адмирала Лиллье он решил использовать для нанесения удара по главным силам русского флота.
Пётр ожидал такого решения. Он решил воспользоваться разделением сил противника. Авангард русского флота (20 кораблей) под командованием командора Матвея Змаевича начал прорыв, обходя шведские корабли и оставаясь вне пределов досягаемости их огня. Вслед за ним осуществил прорыв другой отряд (15 кораблей). Таким образом, надобность в переволоке отпала. Отряд Змаевича заблокировал отряд Эреншельда у острова Лаккиссер.
Полагая, что и другие отряды русских кораблей будут продолжать прорыв тем же путём, Ватранг отозвал отряд Лиллье, освободив, таким образом, прибрежный фарватер. Воспользовавшись этим, Апраксин с главными силами гребного флота прорвался по прибрежному фарватеру к своему авангарду. В 14 часов 7 августа русский авангард в составе 23 кораблей атаковал отряд Эреншельда, построившего свои корабли по вогнутой линии, оба фланга которой упирались в острова.
Две первые атаки шведам удалось отбить огнём корабельных орудий. Третья атака была предпринята против фланговых кораблей шведского отряда, что не позволило противнику использовать преимущество в артиллерии. Вскоре они были взяты на абордаж и захвачены. Пётр I лично участвовал в абордажной атаке, показав морякам пример мужества и героизма. После упорного боя сдался и флагманский шведский корабль. Были захвачены все 10 кораблей отряда Эреншельда. Часть сил шведского флота сумела уйти к Аландским островам.
Победа у полуострова Гангут стала первой крупной победой русского регулярного флота. Она обеспечила ему свободу действий в Финском и Ботническом заливах, эффективную поддержку русских войск в Финляндии.