12時50分，兩邊艦隊相距5300米，北洋海軍旗艦定遠艦起首開炮。結合艦隊第一遊擊隊在距北洋海軍5000米處即向左轉彎，航向北洋海軍右翼。結合艦隊航向北洋海軍右翼，冒險將艦隊透露於北洋海軍陣前。

日艦倉促逃竄，北洋海軍抖擻直追。這時(2時5分)，第一遊擊隊已通過北洋艦隊右翼，正擬轉入北洋艦隊背後，伊東祐亨倉猝收回信號，號令第一遊擊隊回救比睿、赤城。第一遊擊隊奉召當即向左轉舵回駛，以高速向比睿、赤城與北洋艦隊之間活動，用左舷炮火射擊，且擊且進。赤城、比睿得救，乘機逃離疆場。

鴨綠江口外海，大鹿島海疆，集合了兩國幾近全數主力艦艇。

但是，當日本第一遊擊隊繞過北洋艦隊陣前，環攻右翼超勇、揚威時，其本隊六艦剛好駛至北洋艦隊犄角雁行陣"人"字形的火線。北洋艦隊各艦艦首恰好指向敵艦船腹。因而，北洋艦隊各艦以艦首主炮狠惡轟擊敵本隊六艦。比睿、扶桑、西京丸號、赤城等後續諸艦，因速率遲緩，落於火線，被北洋艦隊“人”字形陣尖將日本本隊六艦構成之單縱陣攔腰截斷，豆割為二，這時，定遠、鎮遠及右翼各艦發右舷炮火猛轟敵艦鬆島、千代田、嚴島、橋立；右翼之致遠、靖遠等艦則發左舷炮火截擊比睿、赤城等後續各艦。在北洋艦隊的狠惡炮火轟擊下，比睿、赤城等“不能飛行，終成孤軍”，遭到北洋艦隊的痛擊。比睿中炮燃起大火，赤城號連連中彈，艦長板元八郎太被擊斃，西京丸號也遭到重創。

致遠號官兵奮勇殺敵，視死如歸的豪傑氣勢，尤其可佩可佩，可歌可泣。在管帶鄧世昌批示下，致遠號縱橫海上，與敵奮戰，中彈累累，受傷欹側。在狠惡的戰役中，炮彈垂儘。這時，恰與日艦吉野相遇。鄧世昌見吉野恃其船捷炮利，橫行無忌，憤恚地對大副陳金揆說：“倭艦專恃吉野，苟沉是船，則我軍能夠集事。”決意與之衝撞，同歸於儘。籌辦以已之捐軀，保全軍之勝利。陳金揆深為感奮，遂鼓快車向吉野猛力牴觸。日本官兵見狀大驚失容，集合炮火向“致遠”射擊，“致遠”艦右邊魚雷發射管被擊中，引發大爆炸，3時30分，以右舷傾斜，在東經123度34分，北緯39度32分的黃海海麵上淹冇。全艦官兵除七名遇救外，全數壯烈就義。

12時05分，結合艦隊第一遊擊隊在先，以吉野號為首，本隊在後，呈單縱陣，靠近北洋海軍。