“吉野”號發出的一枚泡沫飛濺的魚雷擊中了“致遠”艦，隨著一聲巨響，在藍色的海麵上，紅黃色的火光衝天，灰色的“致遠”艦緩緩沉入海底，形成一個方圓百十米的巨大漩渦，似乎地球的板塊在這裏被戳了一個大洞。沉船處激起一團衝天的水柱，如同核爆炸後升起的一朵液態的蘑菇雲。這就是黃海海戰中鄧世昌“致遠”艦被擊沉的場景。
由於此戰是在黃海大東溝進行的，因此此戰亦稱大東溝之戰。9月10日，伊東祐亨率21艘戰艦在威海衛挑釁，被北洋水師擊退。9月16日，北洋水師護送5艘商船至大東溝，伊東祐亨從妓女迎和春那得知此消息；與此同時，宗方小太郎在威海得知北洋水師出發的時間與戰艦情況後，將情報報告給上海的日本諜報機關，由上海的日本諜報機關報告給日軍大本營的伊東祐亨。兩情報互相佐證無誤後，伊東祐亨率日本聯合艦隊12艘戰艦向黃海北部搜索前進，尋找中國艦隊主力決戰，日本海軍大臣樺山資紀在西京丸戰艦督戰。
樺山資紀可不是個省油的燈，1890年議會以海軍內部腐敗，政府被長州、薩摩兩藩把持為由（伊藤博文是長州人，樺山資紀、伊東祐亨是薩摩人）否決了買戰艦的預算，樺山資紀火了，跑到講台大喊：“開口閉口就是薩摩、長州政府，沒有這兩個地方我日本4000萬生靈活個屁！”結果議會解散，內閣辭職，這是日本軍隊第一次逼政府下台，他因此被稱為蠻勇將軍，並被解除海軍大臣職務。1894年甲午戰爭爆發前他因強硬的立場而被啟用，黃海海戰時他為防伊東祐亨猶豫不決，放跑北洋艦隊，並為顯示武士道精神，化裝成參謀軍官，選了最弱的一艘船，即由商船改裝成戰船的隻有一門火炮的“西京丸”督戰，然而這卻使樺山資紀險些喪命。
樺山資紀不好惹，丁汝昌也不是吃幹飯的。9月17日丁汝昌吸取了豐島海戰的教訓，下令撤去舢板，以表與戰艦共存亡的決心，他將艦體塗銀灰色，便於隱蔽，使敵人在遠處難以發現。艙麵等要害部分四周堆積三四尺高的沙袋作為掩體。火炮周圍放百發以上的炮彈，以備應急使用。在甲板上撒些沙子，增加摩擦，以免因爆炸濺起的海水灑在甲板上，導致官兵滑倒，貽誤戰機。可以說能想到的都想到了。
在上船前丁汝昌問鄧世昌：“我北洋水師此次勝負難料，不知賢弟有何高見？”鄧世昌說：“我國自從林公禁煙，中英交戰以來，列強紛至遝來，將我中華大地視作砧板上的魚肉，任其宰割，我中華子民誰不痛心？現在日本國自明治維新以來，國力日強，幾乎與歐美列強並駕齊驅。可是我大清呢，現在文官無愛民盡職之人，隻知搜刮民脂民膏以自肥，武將無忠勇愛國之將校，隻知克扣軍餉以中飽私囊。就以此次出征為例，行前卑職檢查，發現克魯伯大炮炮彈裏的火藥不少，可是炮彈就那麼幾顆，阿姆斯特朗炮炮彈不少，可惜裏麵裝的不全是火藥，而是沙土。火力不足，遇到大戰豈能取勝？此次出師，世昌不成功，便成仁，隻有以死報國了。”丁汝昌聽後默然無語。
1894年9月17日，這天是軍事家、史學家大書特書、深刻反思的一天。這是從此以後把中國人和日本人分成失敗者和勝利者、亞洲二等國和世界強國、東亞病夫和東瀛武士的一天。
這天天氣晴朗，和煦的陽光撫慰著海麵，多情的海鷗在碧波上滑翔，艦隊完成護送任務準備返航，水師官兵無不表現出輕鬆愉快的神情，他們雖晝夜漂泊，可看上去精神抖擻，毫無倦意。突然“鎮遠”艦瞭望哨發現西南海麵一隻艦隊向北駛來，艦隊懸掛美國國旗。丁汝昌知道美國軍艦不會這麼大規模出現在此的，這一定是日本海軍。而不久，伊東祐亨也發現了北洋水師，此時是11時30分，但伊東祐亨卻下令先吃飯。當雙方相距12000米時，突然日本海軍的美國國旗換成了日本國旗，這更堅定了丁汝昌的判斷，他讓這10艘戰艦變為戰鬥隊形。兩支艦隊的遭遇形勢就如以下這幅圖。
誰強誰弱大家看出來了吧。北洋水師唯一的優勢就是有“定遠”（東漢班超被封為定遠侯，班超在外國建功，故名）、“鎮遠”這兩艘排水量7335噸的鐵甲艦，除此之外，占盡下風。伊東祐亨本來打算采取中間突破戰術，但他發現北洋水師將火力較弱的艦隻置於兩翼，於是令由“吉野”、“浪速”、“秋津洲”、“高千穗”四艘戰艦組成的第一遊擊隊先破北洋艦隊右翼。
前方的海邊出現的一排排像省略號的黑點越來越大，悶雷一般的轟響由遠及近，艦船的汽笛聲刺人耳膜，轉眼間日軍12艘戰艦覆蓋了大東溝海麵，日艦離北洋艦隊隻剩6000米了。丁汝昌見敵艦撲來，作了如下布置：一、戰鬥中各姊妹艦編為小隊軍艦，盡可能在一起協同動作，互相援助。二、保持艦首向敵。三、所有軍艦隨同旗艦運動。他指揮各艦右轉舵4度以便主力艦隻迎敵，還下令各艦分段縱列，成犄角魚貫之陣，可是實際卻擺成一字雁行陣。12時50分，雙方相距5300米，“定遠”艦305毫米主炮首先開火，但這第一炮非但沒有擊中目標，反而震塌了搭在主炮上的飛橋，丁汝昌當即從飛橋上摔下來，嚴重受傷。這第一炮就讓北洋艦隊失去了總指揮！
在“定遠”開火後，中日各艦也隨之發炮，由於射程不夠，清軍許多炮彈打進海裏浪費了。隨後當日艦進入清軍射程時，清軍炮火命中“鬆島”、“吉野”和“赤城”，日軍還擊的炮彈則在海麵爆炸（日艦射程小於我方）。日軍發現遠距離作戰隻會被動挨打，便冒著炮火不顧生死地衝來，日本第一遊擊隊開始猛攻“超勇”、“揚威”兩艦，這兩艦的中國官兵不畏強敵，奮勇抵抗。濃煙滾滾，雙方愈戰愈烈，艦隊艦、炮對炮，彈片紛飛。“定遠”也不甘示弱，劉步蟾命令炮擊，幾炮打出後，“吉野”還擊的炮彈也“轟轟”幾聲飛到“定遠”上，劉步蟾毫不畏懼，仍屹立於艦橋指揮督戰，號召各艦將士與敵廝殺到底。
但情況並不順利，馬達發動的轟鳴聲，旗艦艦橋上信號兵的叫嚷聲混在一起，多年的習慣使劉步蟾絲毫不受這熟悉的喧鬧聲的幹擾，但是如今洪水般湧到他頭上的危急情況和混亂現象卻是前所未有的。由於丁汝昌已受傷，劉步蟾不得不匆忙而沒有把握地在急風暴雨般的一片喧鬧、混亂、驚恐甚至相互矛盾的建議聲中一次次做出決定，有些決定關係到北洋艦隊的前途，甚至決定了整個中國的前途。
“超勇”號並不超勇，隻是一般勇，13時5分，“吉野”等艦從1600米距離射出的炮彈就使“超勇”起火，同時“揚威”艦也起火，隨後，“揚威”退出了戰場。“吉野”號也中彈起火，但很快撲滅。這時“定遠”艦的旗號索具被炸毀，命令發不出去，北洋艦隊失去指揮，各自迎戰，於是北洋水師隊形成了單行兩翼雁行陣，陣勢陷入混亂，戰役進入第二階段——腹背受敵。
此時丁汝昌經包紮後回到甲板上督戰。“定遠”艦的主炮發揮了巨大威力，“比睿”號被擊成重傷逃走，“赤城”號被打成了活靶子，救火的日本兵的嘈雜聲、受傷的日本兵的尖叫聲、炮彈爆炸聲、戰艦汽笛聲、大海浪濤聲響成一片，艦橋上發出的艦船間聯絡和水兵講話的聒噪聲混在一起。在一片混亂中，“赤城”號艦長阪元八太郎被擊斃。此時劉步蟾的精彩表現又映入了人們的眼簾，在劉步蟾親自指揮下，各艦水兵表現出勇敢的精神，不畏強敵。巨炮噴著火焰和硝煙，將炮彈向日軍射去，他們勇敢善戰，絲毫沒有恐懼的表現，打得敵艦艦體傾斜，直冒濃煙，甲板屍首山積。此時北洋水師剛才還混亂的隊形竟把日本艦隊的縱隊序列攔腰截斷，可見亂有亂的好處。
就在“赤城”被劉步蟾打得快玩完了時，日本第一遊擊隊繞過北洋艦隊右翼急速轉向擋住我軍攻勢，使“赤城”、“比睿”脫險。此時北洋艦隊的“平遠”、“廣丙”兩艘巡洋艦和數艘魚雷艇聞訊也趕來參戰。在混亂中，樺山資紀乘坐的“西京丸”被“定遠”、“鎮遠”、“平遠”、“廣丙”包圍。前邊說過，“西京丸”裝了一門炮就出來混市麵了，但更倒黴的是這門炮出了故障，打不響。
14時40分，樺山資紀要撤退，但被“平遠”、“廣丙”和魚雷艇“福龍”號圍住，樺山資紀一咬牙：“拚了！”下令去撞隻有115噸的“福龍”號（“西京丸”2900噸），“福龍”號向“西京丸”連發兩枚魚雷，但均未命中。在“西京丸”距“福龍”號僅40米時，“福龍”號發射了第三枚魚雷，由於距離太近，“西京丸”躲不開了。樺山資紀嚇得目瞪口呆，說道：“我完了。”但由於“西京丸”吃水淺，魚雷竟從“西京丸”艦體下通過，沒打著該艦，樺山資紀慌忙脫離戰場（《清史稿》說“西京丸”被擊沉，顯然不對，“西京丸”在逃回日本後才沉沒）。