开战后两小时内，两艘俄国战列舰即葬身海底，俄第一编队其余各舰也不同程度受损。俄第二编队的辅助舰和巡洋舰则与联军第三战队优势巡洋舰兵力展开了激烈的混战，渐渐与第一编队拉开了距离。
16时10分，在联军第一航空战队1007号“蜇电J”水上侦察机的机翼底下，广阔大洋之上清晰地呈现出三支几乎处于并列位置的战舰纵队划过大海的航迹：最靠北的是俄第一编队残余的12舰，此时的航向为正西；中间的是联军第一战队的6艘重型战列舰，此时的航向近乎正东；最靠南的是联军第二战队的10艘装甲巡洋舰，此时的航向近乎正西。
几分钟内，形势骤变，以20节航速轻易超越了俄第一编队的联军第二战队突然向北急转，自俄舰队左前方横切其航向，几乎与此同时，联军第一战队也向北急转，自俄第一编队尾部左后方超越——三支战舰纵队呈现出在浅蓝色幕布上拼凑出一个钢铁质地“H”字母的趋势。
俄第一编队此时的先导舰“博罗迪诺”号在瓦涅西里上校的指挥上，又来了个90度的直角转向，带着整个编队转到方位360（正北），以回避联军第二战队的舷侧齐射火力，截止此时，俄第一编队等于是绕完了一个360度的大圈，回到了原先的航路上。
此前遭到了联军第一战队重型战列舰火力集中射击的“博罗迪诺”号此时已是千疮百孔，前主炮和右舷副炮全部失去效用，上层建筑一度一片火海，现在也只是拖着长长的烟带以10节以下低速勉强航行而已，紧跟其后的“亚历山大三世皇帝”号情况也不妙，舰体和上层建筑弹洞累累，不少弹洞里烟火绚烂，破损的烟囱底部泄出的大量煤烟笼罩了大半个舰体……
自固定于三脚架上的望远镜观察到这一情景的林泰曾微微一笑：“已经没有悬念了。”
“您的意思是，敌人已经注定战败了？”一旁的萨镇冰自信满满。
“我的意思是，敌人已经没有逃散的机会了。”林泰曾应道。
此时的形势恰似数字“111”，三支战舰纵队并列向北行驶，彼此距离1万码以上，而两翼的联军第一和和第二战队航速较快，不久即超出了俄第一编队好长一段。
17时5分，第二战队旗舰“杭州”号升起旗令：“全队右转90！”
5分钟后，第一战队旗舰“瑞祥”号升起旗令：“全队左转90！”
大约在17时20分，海面上出现了一个由16艘联军战舰和12艘俄军战舰构成的巨大“T”字，联军第一战队和第二战队分别自俄舰队右前方和左前方横切航向，54门305毫米、16门203毫米主炮和一舷可用的87门150毫米副炮发出的弹雨瞬间覆盖了俄第一编队第1支队的3艘“博罗迪诺”级战列舰和2艘“瓦良格”级装甲巡洋舰，此时俄第一编队只有一半的战舰有可能使用前射火力还击。
一刻钟后，饱受打击的第一编队先导舰“博罗迪诺”号舰艏已经没入了水下，17时40分，该舰因过量进水而脱离了队列，几分钟后，它又突然失去了控制，几乎与第2支队的“纳瓦林”号战列舰相撞，18时左右，这艘以俄法战争著名战役地命名的巨舰船头向前沉没，903名乘员中仅7人生还。
其后的“亚历山大三世皇帝”号承受了同样密集火力的打击，本来就已宛如蜂窝的舰体更加无可救药，水线附近被联军大口径炮弹屡屡击穿，海水源源不断地涌入。17时55分，该舰急剧向右舷倾斜，并一发不可收拾，很快露出半个舰底，于18时15分自右舷斜沉入海底，舰长鲍赫沃斯多夫以下819人阵亡。
随着相向行驶的联军第一、第二战队的接近，为避免交错而过的两个战队之间发生误击，联合舰队主力队总旗舰“瑞祥”号连续升起旗令：“第二战队暂停射击、第一战队保持队形继续射击。”
第二战队随即自第一战队北面迎头交错驶过。
联军火力暂时的弱化使得俄舰队总算缓过半口气来，在第1支队最后一艘“博罗迪诺”级战列舰“奥勒尔”号的率领下，俄第一编队再次向东转，然而“奥勒尔”号此时已身负重伤，全部4门主炮和三分之二的副炮失效，机舱等处屡次起火，水线附近的弹孔又不断吞入海水，航速下降到不足7节，以这样的速度想要逃过编队航速分别为17节和20节的联军第一、第二战队的打击似乎要比让此时已经接近西边海天线的太阳马上再跳回天顶还要荒谬……
“他们的确已经无处可逃了……”萨镇冰兴奋得直搓手。
看到天色逐渐阴暗下来，林泰曾却谨慎起来：“问题的关键在于，一定要在天黑之前把对方的重型舰全部消灭，这里是茫茫大洋，敌人溃散之后很难再截住……传令，本战队90度左转！另传令第二战队，最大战速超越敌舰，再次横切敌舰航向！”
18时40分，战场再次呈现出“H”姿态，只是这一次，两支联军战舰纵队与俄舰队之间距离不到6000码，鉴于俄舰火力已被大大削弱，联军战舰放心大胆地接近俄舰，第二战队以全部舷侧火力打击俄第一编队前半部分，第一战队则迅速横穿俄第一编队尾部，同时以全部舷侧火力打击作为后卫的俄第3支队各舰。
18时45分，上层建筑早已是一塌糊涂的“奥勒尔”号前部副炮弹药库发生大爆炸，大量带火的碎片纷纷扬扬地甩上了天空，3分钟后，“奥勒尔”号的桅杆消失在海面上，全舰仅2人生还。
混编在第1支队中的两艘防护薄弱的装甲巡洋舰“瓦良格”号和“留利克”号早已吃不消联军大口径重炮的蹂躏，此时面对联军战舰更近距离的猛烈轰击，两舰再也承受不住……18时55分，“瓦良格”号后主炮弹药库发生大爆炸，由150毫米钢甲包裹的双联203毫米炮塔被掀到十几米空中，舰体迅速下沉，一两分钟里，以高耸着舰艏的非优雅姿态，这艘出生于温暖地中海的意大利造战舰沉入了更为温暖的南中国海中，600名舰员仅4人生还。15分钟后，弹洞累累的“留利克”号也走到了它苦难航程的尽头，失去动力、火炮全灭、大火肆虐的战舰被绝望的舰长下令放弃，300多名舰员因此而被俘，瘫死在海面上的“留利克”号则被猎狗般围拢过来的华军驱逐舰以数枚鱼雷送入海底坟墓。
“这是一场彻头彻尾的大屠杀，面对具有优势火力和速度的东亚舰队，俄国人毫无还手之力，尤其值得我们注意的是联军第二战队的表现，第二战队中6艘装备有战列舰主炮的装甲巡洋舰虽然防护虚弱，但依靠灵活的机动和猛烈的火力，可以说，它们在这次战斗中发挥了关键的作用，我认为，该是我们考虑建造同类型军舰的时候了……”
战后，作为军事观察员在“瑞仙”号战舰上目睹了整场战役的英国皇家海军少校斯汀诺在给海军部的报告中如是写道。
夜幕降临之前，联军第一第二战队受损轻微的16艘战舰冲近俄第一编队残存的7艘满目创痍的战舰，发起了最后的打击，联军战舰甚至肆无忌惮地冲到距离俄舰不到4000码的地方开火，俄第2、第3支队的垃圾舰虽然奋力抵抗，无奈实力悬殊，多数俄舰中弹累累，武器大多失效，官兵伤亡惨重，再也无法忍受这种地狱般折磨的第3支队指挥官弗勒克尔沙姆少将不顾部下的反对，于19时45分强令升起一块白桌布，接着又命升起国际法规定的旗号“我们投降”，生怕联军因天色阴暗看不清楚旗语，又用莫尔斯电码向林泰曾发报并发出灯光信号，在他的带动下，第3支队的两艘海防舰“谢尼亚文海军上将”号和“阿普拉克辛海军上将”号相继降下安德烈旗并发出投降信号，第2支队殿后的老式装甲巡洋舰“纳希莫夫海军上将”号跟着也投降了。此时，第2支队的先导舰“西索依•维利基”号正在下沉，舰员纷纷跳入水中，其后的“纳瓦林”号虽然损伤严重，两个桅杆和三个烟囱被摧毁，但在不甘沦为俘虏的舰长得米特里斯基上校率领下，“纳瓦林”号企图向东强行冲入夜幕中，被趁夜突袭的华军驱逐舰“清月”号和“明月”号在不足100码距离上以4发鱼雷送入海底，612名舰员中仅10人生还。
第3支队的“乌沙科夫海军上将”号海防舰位于整个舰队末尾，看到投降信号后，从早已沉没的“奥斯利雅维亚”号上换乘过来的第2支队司令官涅鲍加托夫少将问舰长伯里姆克上校：“您打算像他们一样投降吗？”
伯里姆克反问：“您打算再次换乘吗？可是我已经看不到可以换乘的舰只了。”
“那么就由我们来告诉那些黄种野蛮人，什么是俄罗斯帝国的英雄主义！”
于是当华舰“彩云”号接近“乌沙科夫海军上将”号，命令该舰降旗投降时，回答“彩云”号的却是一排254毫米炮弹。
林泰曾接到报告后长叹一声：“虽然不自量力，却也勇气可嘉……就由第一战队来解决它吧。”
对于勇敢顽强且置生死于度外的对手，予其最轰轰烈烈的毁灭也算是尊敬的表现吧……
6艘中国战列舰的30门305毫米主炮一起指向了决定死战到底的“乌沙科夫海军上将”号。