«Вирджиния», в свою очередь, осыпала судно северян градом снарядов и пыталась протаранить его, что, при ее маневренности, было практически нереально.
В течение 2 часов поединок протекал безрезультатно – оба соперника были неуязвимы для снарядов своего оппонента, но потом события обрели более драматический характер. Выполняя очередной маневр, «Вирджиния» «не вписалась» в пределы рейда и вылетела на мель; «Монитор» смог подойти почти вплотную и расстреливать броненосец южан в упор. Джонс флажным сигналом вызвал на помощь «Патрика Генри»; одновременно машинная команда прилагала все усилия для того, чтобы машины «Мерримака» превзошли собственную мощность; в топку летели ветошь, промасленный хлопок, давление в котле поднялось до опасного уровня. Благодаря этим усилиям броненосец южан сошел с мели; мало того, ему представился-таки случай таранить противника. Удар пришелся почти в середину корпуса, но лишенный тарана нос «Вирджинии» лишь «подмял» под себя низкий борт «Монитора» который опасно накренился. Но, в конце концов, эта удача обернулась для южан серьезным поражением. Сначала одно из орудий «Монитора» выстрелом практически в упор раздробила лобовую плиту каземата «Вирджинии»; броненосец конфедератов дал задний ход и корабли «расстыковались». Затем Джонсу доложили, что его корабль дал течь: ослабленный нос «Вирджинии» не выдержал удара.
Но бой не прекращался: удачным выстрелом из носовой семидюймовки комендорам «Вирджинии» удалось попасть в защищенную лишь брусьями крышу башни «Монитора»; ударом снаряда и взрывом часть брусьев была смещена, командир корабля Уорден, который в это время прильнул в смотровой щели, был сильно контужен, лицо его моментально почернело от пороховой гари. На несколько минут он потерял сознание. Командование пришлось принять его помощнику Грини. Он продолжил тактику обстрела неприятельского судна с циркуляции, пока в машине «Монитора» не случилась поломка.
Не лучше обстояли дела и южан: «Вирджиния» уже израсходовало большую часть своего запаса угля, осадка броненосца уменьшилась, и это принесло еще одну опасность: скосы его каземата, защищавшие ватерлинию, почти полностью вышли из воды, и теперь любое ядро унионистов, «поднырнув» под броню, могло вызвать быструю и практически неизбежную гибель судна. Но главным было другое: команда броненосца, вынужденная второй день подряд напряженно работать в тесном и заполненном пороховым дымом каземате, была на пределе сил. В этих условиях Джонс, видя, что расправиться с «Миннесотой» ему уже не удастся, принял решение оторваться от противника, и идти на отдых и починку в Норфолк. Грини преследовать противника не решился.