至於鬆島和橋立艦上的320毫米主炮在海戰中的作用非常有限，威懾多過於實用——在四個小事的戰鬥中，這兩門日本當之無愧的最大口徑艦炮僅發射了五次，無一命中。不是它們不想開炮，而是這兩門主炮幾乎不能轉動，日本海軍的命中率完全是靠火炮數量和發射速度給堆上去的，但是這兩門主炮的發射是需要極佳的戰鬥時機，它們靠所搭載艦船運行軌跡來完成瞄準射擊，不要說是日本海軍，就是公認的海軍素質最高的英國海軍使用這樣的主炮也是一樣的。至此通過兩次海戰的戰鬥經過，北洋水師和日本艦隊都看清楚了這三景艦上倚爲長城的320毫米艦炮是在擺樣子、嚇唬人的，在海戰中炮塔不能夠自由轉動發射，再大的口徑也是白搭。
定遠艦的戰果便是擊沉了日本海軍旗艦鬆島艦，不過被鬆島、吉野、秋津洲連續擊中，海戰中總共被擊中110發炮彈，船體彈坑密佈但是卻沒有被擊穿裝甲，倖免沉沒只是船員水手死28人傷61人，人員傷亡慘重。定遠艦上四門305毫米主炮成爲這次海戰中最閃亮的攻擊利器，雖然發射速度比較慢，但是它所發射的開花彈在日本艦隊的眼中簡直就是閻王的催命符——在靖遠被率先擊沉後，北洋水師艦隊憤怒的炮火都全部向浪速和高千穗集中，定遠後前後向其發射了十六枚305毫米炮彈，命中三枚，其中一枚因爲質量原因居然橫穿高千穗艦後落入海中；第二枚在其機械艙內發生爆炸引燃艙內機油發生大火，高千穗的航速瞬間慢了下來；最後一枚擊穿其輪機艙裝甲擊斃其總管輪和數名日軍將領，使得本來就已經勉力行駛的高千穗徹底失去了控制。
日本海軍原本就對定遠和鎮遠防範很深，在牙山海戰因爲嚴島艦沉沒飽受責難的日本聯合艦隊司令官伊東佑亨在辭職未被批准後，這次看到定遠艦居然沒有和鎮遠在一起獨自率領北洋水師艦隊截殺橋立艦，當即就下達作戰命令，務必要趁着這個機會擊沉定遠，斷北洋水師一臂，同時也是爲嚴島的沉沒報仇。
在這次海戰中，北洋水師提督丁汝昌因爲朝鮮戰局緊張，臨時登鎮遠艦爲增援朝鮮船隊護航。本來以爲這次北洋水師分艦隊出行截殺橋立艦沒有什麼問題，爲了防止橋立艦利用速度快的優勢逃跑，還帶上了北洋水師航速24節的左一魚雷艇，卻沒有想到圍繞日本間諜早已經獲得了消息，並且轉道在上海乘坐英籍貨輪前往日本通報消息，並惹來日本主力爲橋立艦護航，設下圈套反過來圍殺北洋水師。
管帶右翼總兵劉步蟾在遭遇日艦後，指揮北洋水師成縱隊迎戰日本艦隊，在經遠、高千穗、來遠沉沒，經過近兩個小時的激戰，雙方隊形都已經被打散，中日雙方旗艦恰巧斜向相錯行駛。劉步蟾立刻命令前主炮塔右轉瞄準鬆島開炮，卻沒有擊中，沒有想到自己的艦橋居然被艦炮開火時給震塌了，幸好劉步蟾此時正在前主炮位的指揮台上指揮戰鬥。
伊東佑亨和鬆島艦長尾本知道也立刻命令左舷六門120毫米火炮向定遠開炮，定遠艦雖然冒出了被擊中的濃煙，卻是在定遠左舷——那一炮是吉野命中了定遠。定遠鉅艦上的煤包沙包被炸的碎屑橫飛，“門特勒特”防彈鐵鎖錚錚斷裂聲和炮彈的激烈爆炸聲絞成了一片，不到三分鐘的時間，定遠兩舷被鬆島和吉野連續擊中了五發炮彈。
劉步蟾命令側舷150艦炮向吉野開火後，繼續堅持前後主炮塔瞄準鬆島，一旦鬆島越出前主炮的射擊範圍，後主炮立刻瞄準射擊，務必要擊傷日本旗艦。就這樣定遠繼續承受着鬆島和吉野的夾擊，不過在六分鐘後，吉野艦上也冒起了黑煙——致遠艦管帶鄧世昌在發現吉野和鬆島左右夾攻定遠後，即刻甩開對手浪速，在兩千五百碼外就近向吉野開炮，並且運氣極佳的第一次射擊主炮便命中吉野側舷擊穿裝甲在一個艙室內發生爆炸，幸好不是要害部位，否則吉野恐怕當即就要受到重創。
先是中日海軍旗艦對決，吉野、致遠先後絞入，後面浪速、靖遠、秋津洲、橋立、廣乙、揚威、比睿和北洋水師的兩艘魚雷艇都給攪了進來。從開戰到現在戰事圍繞兩艘旗艦發展到了最高潮，正在和致遠纏鬥的吉野還沒有反應過來便看到一條白色的軌跡向其延伸過來，大佐河原要一大驚失色，立刻命令管輪調轉船頭躲避魚雷——福龍艇管帶蔡廷幹看到左一魚雷艇王平居然亂戰之中還擊沉了高千穗，登時眼紅不已，這次見各艦攪成一鍋粥也想重演王平的奇蹟，摸到吉野附近突然釋放魚雷，雖未命中卻將吉野嚇了一跳，也減輕了致遠的壓力。
隨後的十分鐘內，福龍艇相繼發射了剩餘的三發魚雷，有兩發魚雷命中了吉野，居然都沒有爆炸，蔡廷幹也顧不上跳腳大罵天津機器局那幫孫子們偷工減料造的劣質魚雷，急忙調轉船頭，企圖脫離交戰區域，結果先被橋立的三磅速射炮擊中了兩次，隨後又被吉野的120毫米艦炮擊中，不到一分鐘便沉沒了，全體艇員無一生還。
福龍艇這麼一攪局，定遠艦和致遠艦的壓力大減，致遠艦趁機向吉野連續發炮，可惜無一命中，倒是後主炮擊中浪速一發；而定遠艦趁着這十分鐘305、150、75毫米艦炮集中火力向鬆島開火，海面上到處瀰漫着艦炮發射或爆炸所產生的煙霧，鬆島也無法觀察到吉野的狀況，一邊向定遠還擊，一面承受着定遠的炮火打擊。
就在福龍艇射出最後一發魚雷的時候，定遠艦的運氣隨着時間的推移終於來了——所發射的兩枚305毫米炮彈居然同時命中鬆島，定遠的運氣就是鬆島的災難，登時鬆島艦中部和尾部船體騰起了滾滾濃煙還有幾米高的火苗，隱約伴有爆炸聲傳來。此時鬆島已經超過了定遠的前主炮射擊界面，只能夠依靠後主炮繼續對鬆島射擊，劉步蟾當機立斷命令前主炮旋轉，瞄準左前方這次截殺任務的目標橋立艦繼續射擊。
廣乙和揚威此時在海戰戰場的東北方向和日艦比睿與西京丸纏鬥，冷不防的被斜衝過來的橋立艦打了正着，廣乙在前橋立艦突襲致使廣乙還沒有反應過來便連連中彈。廣乙的裝甲極薄，橋立艦的120毫米艦炮拿致遠等艦沒有辦法，但可以輕而易舉的擊穿廣乙裝甲給予重創，橋立艦不過才兩輪射擊，居然有三發炮彈擊中廣乙，登時就讓廣乙冒出了滾滾黑煙。
廣乙和揚威的主炮都接受了北洋水師的改造——艦上主炮都換裝成150毫米速射炮，這一換裝是日本人以前所不知道的，這四門安裝在兩艦上的新式速射炮都是江南製造局仿製克虜伯火炮，雖然達不到原裝德國貨的標準，但一分鐘也可以連發兩炮，這給比睿和西京丸帶來了天大的麻煩。眼看比睿已經快要沉了，沒有想到橋立艦居然這麼兇狠，不到一分鐘居然被橋立打成重傷。
廣乙管帶林國祥見事不可違，看到自己的戰艦濃煙滾滾烈焰卷騰已經是受了致命的重創，廣乙不比致遠等鐵甲艦，它是木質的，一旦燃起大火就沒得救了。看到此情此景，林國祥衝進了駕駛室，開足了馬力放棄閃避直接衝着不到六百碼外的比睿艦衝過去，想要撞沉比睿。日艦橋立、比睿和西京丸上的日軍大驚失色，顧不上旁邊不遠處的揚威連連向廣乙艦開炮，不過卻一發也沒有命中。
揚威艦管帶林履中則非常清楚林國祥是想和比睿同歸於盡，於是也放棄了抵抗，一邊開炮一邊衝着西京丸靠攏——橋立艦的火力實在是太生猛了，周圍的北洋水師戰艦或沉或傷都離他們太遠根本無法趕在橋立的前面救他們，林履中想通過沖撞西京丸或許能夠殺出一條生路——西京丸若是躲避則直接衝出去向致遠靠攏，如果不躲的話……
隨着一聲巨響，廣乙艦終於用船頭成功的撞擊到了正在瘋狂逃命的比睿艦，不過一分鐘兩艘戰艦同時沉沒，而衝向西京丸的揚威則沒有這麼好運——西京丸看到比睿的下場後，也顧不上發炮還擊，確實是撤退了，但是揚威斜後方的橋立艦所發射的一枚120毫米炮彈擊穿了裝甲後進入船體在鍋爐艙爆炸，揚威失去動力後依靠慣性向前衝了一段距離後就不能動彈了，橋立艦上發射的更多炮彈隨之而來，揚威陷入一片火海……
致遠艦雖然用前主炮向橋立開炮，但無奈一發也沒有擊中橋立，還是眼睜睜的看着揚威和廣乙陸續向日艦衝去尋求同歸於盡，廣乙完成了它的使命，而揚威卻抱憾南大洋。正當鄧世昌爲不能挽救揚威和廣乙而遺憾的時候，沒有想到致遠的後主炮單管210艦炮居然鬼使神差的擊中了正在拼死解救旗艦鬆島的日艦浪速，並且擊穿其側舷裝甲進入內部艙室引發了大火。
這突如其來的一炮讓浪速艦上亂成了一鍋粥，致遠也不知道這發炮彈到底擊中了浪速的什麼位置，居然讓艦上的日軍幾乎如無頭蒼蠅一般在甲板上四處奔跑，拼命救火。不過致遠艦後主炮炮手受此激勵反倒是繼續裝彈瞄準射擊，可惜再也沒有命中，倒是一發150毫米炮彈再次擊穿浪速艦前部裝甲不過炮彈卻沒有發生爆炸。
還輪不到致遠惋惜，橋立艦報復的炮火便轉移到它的頭上，幾輪射擊之後，致遠前主炮塔被橋立艦命中兩次，炮手當即有四人犧牲，而鄧世昌在前主炮位指揮台上指揮，也被一發落到附近的炮彈爆炸後的彈片擊傷左臂，一時鮮血染紅了軍服。
彷彿是受到了廣乙艦撞沉比睿的啓發，鄧世昌命令總管輪開足馬力徑直駛向橋立，並且命令前主炮塔不斷的向橋立射擊攻擊前進。相比之下繼續攻擊浪速是最有把握的，因爲浪速艦受到了重創，從船艙內冒出的黑煙是越來越濃，況且因爲是新艦，航速18節的橋立反而要比已經使用了九年的浪速反倒是快出一兩節，可惜浪速是在致遠的後方，掉轉船頭不但費時費力還要受到橋立艦的猛烈攻擊，鄧世昌下定決心非要效仿廣乙將橋立留在南大洋！
致遠艦連連被擊中還一個勁的向橋立發動攻擊衝鋒，只要不是傻子都能夠看得出來仗打到這個份上，北洋水師已經開始真的拼命了。橋立看到致遠這番架勢，一面立刻向東北方向逃竄，一面向致遠開炮希望能夠阻止致遠前進。致遠的雙聯裝210毫米艦炮不斷的向橋立開炮，居然有如神助般的接連命中橋立三炮，其中一炮正中橋立艦的指揮台，將其炸了個粉碎，剩下兩枚擊中其右舷擊毀一門120毫米艦炮，並且引起了甲板彈藥發生爆炸，登時就將左舷的一片側舷甲板炸飛，炮位周圍的日艦水手屍骨無存。
前有廣乙、揚威，後有致遠如此拼命引動了日本艦隊的恐慌，在橋立艦不遠處剛剛逃脫廣乙撞擊之災的西京丸嚇得立刻掉轉船頭立刻向正北方向逃竄——若是致遠追不上橋立，那肯定會來找它的，論火力不及致遠，論速度又滿上一籌，要是碰到致遠艦那西京丸可就真的是叫天天不應叫地地不靈了！
就在這時鬆島艦上又傳來數聲巨大的爆炸聲響——旗艦鬆島終於又栽在了鍋爐上，先前被命中的地方引起大火禍及鍋爐系統，速度明顯降低，這使得其機動能力大大削弱，被定遠305毫米後主炮又打中了三發，其中一發擊中了輪機艙造成機油泄露引發大火，時間一長艦上日本水手滅火不利居然把彈藥艙也給引燃了，終於發生了災難性的後果。
看到鬆島艦上不斷髮出的爆炸聲和沖天的大火，日本艦隊吉野艦升起了旗艦旗——鬆島艦已經完蛋了，吉野艦長河原要一大佐接替鬆島艦成爲日本艦隊的旗艦。河原要一接過艦隊指揮權後，立刻懸掛撤退旗幟，吉野斜向脫離戰場，使用後主炮攻擊定遠，本來是想攻擊致遠以解橋立之危的，接過橋立將致遠引向了東北方向，超出主炮射界，無奈之下河原要一隻得下令攻擊定遠，給浪速爭取撤退時間，免得繼續暴露在定遠前主炮的打擊範圍內。
橋立艦終於仗着新船高速航行的優勢，擺脫了致遠的拼命衝擊，不過它也是萬分幸運——致遠在攻擊前進的時候，向它發射了兩枚魚雷，一枚擦肩而過，另外一枚擊中尾舵居然沒有爆炸，這對於橋立而言簡直是太幸運了。驚恐過後看到吉野下令撤退，並且看到其姐妹艦鬆島沉沒的景象後，橋立艦長大佐日高壯之丞也沒有猶豫，全速脫離致遠遠離戰場，至於西京丸先它一步早就衝着北方逃竄了。
浪速艦長東鄉平八郎在指揮水手控制了火勢了之後，便和吉野互爲犄角，一邊撤退一邊用後主炮向定遠射擊，以阻止定遠追擊。定遠艦長劉步蟾也不敢過分逼得太近，只是使用前主炮射擊，同時也是再向日本艦隊威懾，不過卻一發也沒有命中，倒是渾身是火的靖遠艦一枚210毫米炮彈幸運的擊中了正在撤退中的浪速艦，可惜炮彈打在了浪速的繩索上，在桅杆後部不遠處爆炸，只是殺傷了艦上的日本士兵，並沒有對其裝甲結構造成傷害。
至於致遠艦在和嚴島越追越遠的情況下也無奈的放棄了目標，一邊減速向定遠靠攏，一邊看看周圍海域中還有沒有揚威和廣乙艦的倖存人員。左一魚雷艇在戰鬥中白撿了一個便宜，趁亂釋放魚雷擊沉受重傷的日艦高千穗，算是立了一個大功。本來艦長王平還想在海戰中有所作爲的，結果看到福龍艇蔡廷乾的下場後，就算日艦有些狼狽撤退，也不敢再上前攻擊釋放魚雷了。速度最快的左一都沒有這樣的想法，北洋水師其他戰艦就算有這個心也做不到——日艦速度上對他們實在是太佔優勢了。左一也是四處尋找海面上的倖存者，這次北洋水師沉了不少，但必須要盡力營救水師同仁，總要爲水師留下一些種子啊！