鴨綠江口外海，大鹿島海疆，集合了兩國幾近全數主力艦艇。

12時53分，結合艦隊旗艦鬆島開端發炮反擊。在日軍的第一輪排炮下，定遠主桅中彈，信號索具被炮火所毀（一說因戰船老朽發炮時震塌飛橋），在飛橋上督戰的丁汝昌身負重傷。今後時起，北洋海軍各艦除能隨定遠進退以外，已經落空了批示。

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。

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。

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。

此時，原停在大東溝口外的平遠號防備鐵甲艦、廣丙及魚雷艇，應召前來助戰。駛到北洋艦隊右翼火線，適與日本本隊相遇，各艦當即向日艦建議進犯。2時34分，“平遠發射二十六公分炮彈一發，射中鬆島左舷軍官室，貫穿魚雷器具室。打死左舷魚雷發射員四名”。3時10分又中一炮，炮彈“打穿左舷中心魚雷室上部，在大檣下部爆炸。打死左舷魚雷發射員二名”。3時15分，嚴島又被平遠擊中兩炮。但同時平遠亦被日艦擊中起火，被迫退出疆場。這時，日艦本隊已駛過北洋艦隊右翼，持續向右轉舵，繞至北洋艦隊背後，剛好與第一遊擊隊構成對北洋艦隊夾攻之勢。因而，日本艦隊處境開端轉向上風，北洋艦隊因被包抄，處於外線作戰，腹背受敵，轉趨倒黴職位。在這一刻開端勝利的天平開端向日本方向傾斜了。