一八九四年九月十七日，即平壤陷落的第三天，日本联合舰队终于在鸭绿江口大东沟附近的黄海海面挑起—场激烈的海战。
  
  日本海军在大同江外海面，集中了12艘军舰，包括其全都精华，即吉野、高千穗、秋津洲、浪速、松岛、千代田、严岛、桥立等八艘五千马力以上的主力舰和巡洋舰。
  
  9月15日上午，北洋舰队的主力，计军舰10艘，附属舰8艘，在丁汝昌率领下到达大连湾。
  
  16日凌晨1时，铭军的十个营共四千人分乘五艘运兵船，向鸭绿江口的大东沟进发。
  
  16日中午，舰队抵达大东沟，到次日早晨，军队全都登陆。
  
  17日上午8时，旗舰定远上挂出龙旗开始返航。
  
  11时许，北洋舰队突然发现西南方向海面上有几簇黑烟，丁汝昌登上甲板了望，判定为日本舰队。于是立即命令各舰升火、实弹，准备战斗。
  
  11时半，吉野先发现北洋舰队，发出信号“东北方向发现三艘以上敌舰”。
  
  12时20分，日舰逐渐接近北洋舰队。
  
  中午12时50分，北洋舰队旗舰定远首先开炮。
  
  十秒钟后，镇远舰也发出炮弹，紧接着，北洋舰队各舰一齐发炮轰击。三分钟后，日本旗舰松岛也开始发炮还击。刹时间，双方各舰百炮一齐怒放，硝烟弥漫，海水沸腾。
  
  另外六艘舰艇为炮舰镇南、镇中和鱼雷艇福龙、左一、右二、右三。
  
  战斗开始不久，北洋舰队旗舰“定远”舰由于下水12年，久已失修，舰桥被突然开火的大炮震塌，丁汝昌摔伤，信旗被毁。丁汝昌拒绝随从把自己投入内舱，坚持坐在甲板上督战。可是他只能鼓一舰士气，战斗刚开始，北洋舰队就失去了指挥。日第一游击队4舰利用航速优势绕攻北洋舰队右翼“超勇”、“扬威”，二舰相继被击中起火，退出战斗。日舰“吉野”也被北洋舰队击中起火，但很快被扑灭。13时30分左右，“超勇”沉没。
  
  当日本第一游击队绕攻北洋舰队右翼时，本队也与北洋舰队主力交相攻击。日舰“比睿”、“赤城”、“扶桑”、“西京丸”“被北洋舰队截击。
  
  “定远”、“来远”、“经远”重创“比睿”、“赤城”。“赤城”舰长坂元八郎太当场毙命。“西京丸”也受重伤。
  
  14时15分左右，日本舰队绕至北洋舰队背后，与第一游击队形成夹击之势。北洋舰队腹背受敌，队形更加混乱。在混战中，北洋舰队一直冲杀在前的“致远”舰受到日“吉野”、“高千穗”等的集中轰击，多处受伤，船身倾斜。
  
  伊东祐亨令第一游击队救援“赤城”、“比睿”。“吉野”冲在最前面，正遇上全身着火的“致远”舰。管带邓世昌下令撞沉“吉野”。“致远”舰向“吉野”号右舷高速撞去。日舰官兵见状大惊失色，拼命逃窜，并向“致远”舰连连发射鱼雷，“致远”舰躲过一条鱼雷后，不幸为另一条所中，全舰官兵共252名壮烈战死。
  
  “经远”继续迎战“吉野”，也中弹起火，管带林永升、大副陈策阵亡，随后舰也被敌鱼雷击沉，全舰270人除16人获救外，全部殉难。“致远”沉没后，“济远”管带方伯谦、“广甲”管带吴敬荣，临阵脱逃(方伯谦等是否临阵脱逃，近年有不同看法)。“靖远”、“来远”因中弹过多，退出战斗，避至大鹿岛附近紧急修补损坏的机器。
  
  “定远”、“镇远”两舰顽强抵抗日舰本队的围攻，虽中弹甚多，几次起火，全体官兵仍然坚持奋战。
  
  下午3时30分，“镇远”舰的30.5公分大炮连续击中日本旗舰“松岛”号二次。“松岛”后甲板四号炮塔中弹后，火焰引发装药，发生了大爆炸。“松岛”船轴倾斜5度，冒起白烟，火灾大作。日军炮塔指挥官海军大尉志摩清直以下100余人皆被击毙。死尸堆积，血流满船，“