1805年10月9日，维尔纳夫率领由33艘战列舰组成的法西联合舰队开始驶出加的斯湾，但由于风向的问题，直到 10月20日中午才全部驶入大海。而在这之前，英国的侦察舰已经发现了联合舰队，纳尔逊下令拦截，10月20日夜间双方舰队不断逼近。10月21日拂晓，双方已接近至10至12英里，6时10分，纳尔逊发出“成两路纵队前进”的命令，在6时20分下令“备战”。联合舰队司令维尔纳夫知道战斗不可避免，为了便于舰队作战不利时撤入加的斯港，他下令舰队进行180度大转向，以使加的斯港位于舰队的下风位置，这一变化不仅严重影响了士气，而且造成联合舰队的队形陷入混乱。

在联合舰队因调转方向陷入混乱时，纳尔逊抓住战机下令进攻，英国军舰分成两个纵队，分别由纳尔逊乘坐的“胜利”号、柯林伍德乘坐的“王权”号担任两个纵队的先导舰，“胜利”号上升起了著名的“英伦企盼着人人都恪尽其责”信号，随后又升起“进一步接敌”的信号，英国舰队在一片欢呼声中向联合舰队直插过去。上午11时45分，联合舰队“弗高克斯”号向“王权”号开炮，特拉法尔加海战正式打响。

战斗打响15分钟后，“王权”号率领的下风纵队突破联合舰队的后卫，两舷火炮开始一起射击，25分钟后，纳尔逊率领的上风纵队也冲入联合舰队，上风纵队开始时向联合舰队的前卫进攻，但很快“胜利”号率领上风纵队突然转向联合舰队的中部发起进攻，这就是著名的“纳尔逊秘诀”，联合舰队的前卫丝毫没有关心要求其回援的信号，而只顾前驶。约12时30分，“胜利”号穿过“布桑托尔”号时，一阵左舷齐射造成对方重大损伤。当其他两艘英舰上来围攻“布桑托尔”后，“胜利”号又向右与冲上来的法舰“敬畏”号交火，“敬畏”号是联合舰队中最小但是作战最勇敢的军舰，两舰进行了古老而残酷的接舷战，在甲板上指挥作战的纳尔逊不幸被“敬畏”号上的狙击手击中负伤，而“敬畏”号随后也被俘虏。此后，法西联合舰队进行了竭力抵抗，但败局已定，在血战了2个多小时后，下午2时5分，联合舰队旗舰“布桑托尔”降下帅旗，舰队司令维尔纳夫被俘，上风纵队的战斗结束。下午3时左右，科林伍德率领的下风纵队也取得胜利。

纳尔逊被法舰“敬畏”号上的步枪手击中身亡，年仅47岁。临终前，他要求剪下一缕自己的头发，并将这缕头发和订婚戒指一起送给未婚妻艾玛。“胜利”号上所有火炮随即进行了一次齐射，以缅怀这位英国最伟大的海军将领。

特拉法尔加海战是19世纪规模最大的一次的海战，英国在这场海战中取得巨大胜利，并确立了百年海上霸主地位。正因如此巨大的历史意义，英国人把纳尔逊视为伟大的民族英雄，他的旗舰“胜利”号也被当作重要的历史文物而保存了下来。