Видя неизбежность боя, офицеры собрались на совет и единодушно утвердили, что корабль не будет сдан врагу. Капитан Александр Иванович Казарский при поддержке всей команды решил принять неравный бой. На входе в крюйт-камеру был оставлен заряженный пистолет, чтобы последний выживший взорвал корабль.
К тому времени воодушевленные турки уже открыли огонь из носовых орудий. Благодаря веслам, бриг искусно маневрировал, не давая туркам занять выгодную позицию. Но вражеские флагманы через некоторое время сумели зайти с противоположных бортов «Меркурия», поставив русский корабль под перекрестный огонь. С турецкого флагмана прозвучало предложение сдаться, которое было встречено дружным залпом пушек и ружей «Меркурия». Поняв, что эти сумасшедшие русские сдаваться не будут, оба линкора начали с остервенением обстреливать бриг. Четыре часа продолжался бой, с каждой минутой «Меркурий» получл все больше попаданий. Несколько раз вспыхивал пожар, но слаженная работа команды позволила поддерживать живучесть корабля на высочайшем уровне. Постоянные маневры брига сильно затрудняли противнику стрельбу. Капитан Казарский, получивший контузию, воодушевлял команду и ни на минуту не отошел от командования. Русские канониры вели прицельный огонь по такелажу и парусам турецких кораблей. И вот «Селимие» выходит из боя, получив критические повреждения гротовых снастей. «Реал-Бей» сражается отчаянно, но умелые действия команды брига выводят из боя и его. «Меркурий», триумфально уходит с места боя.
В ходе боя на бриге было убито четверо и ранено шестеро членов команды. Насчитали 22 пробоины в корпусе корабля, более 280 в такелаже и парусах, 16 в рангоуте. С трудом «Меркурий» дошел до болгарского порта Сизополь, где базировались основные силы Черноморского флота.