這時日艦司令官及時調整策略，以本隊集中對付定遠和鎮遠，第一遊擊隊則全力進攻靖遠和來遠。意在使北洋艦隊彼此不能相顧，爭取先擊沉較弱的靖遠和來遠，然後全力圍攻兩艘鉅艦。
靖遠和來遠在四艦圍攻下，臨時結成一隊，以寡敵衆，苦戰多時。北洋水師右翼左營副將，來遠號管帶邱寶仁與來遠全艦官兵拼死作戰，在追擊中赤誠的時候不幸被赤城的尾炮擊中。由於當時日本聯合艦隊廣泛裝備了裝填烈性zha藥的炮彈，來遠艦由此燃起大火，幾乎無法收拾。來遠艙內中彈過多，延燒房艙數十間，猛火中艦首炮依然發射，士卒奮力救火。
靖遠也中彈一百多，起了大火，於是二艦相繼衝出重圍，西駛至大鹿島附近，佔據有利地形，背靠淺灘，用艦首重炮對敵。第一遊擊隊趕來後，見此情況不敢靠近，只能遠遠發炮，失去四面圍攻的優勢。二艦趁機抓緊時間滅火修補。在邱寶仁和葉祖貴的指揮下，兩艦官兵一面抗敵，一面救火，終於將火撲滅。
而在原作戰海域，定遠和鎮遠已經陷入重圍，面對鬆島爲首的五艦激戰不已。定遠、鎮遠是當時世界各國海軍中比較罕見的鐵甲鉅艦，雖然噸位只出中上等，但主炮口徑卻是一等，日本海軍磨礪十幾年爲的就是打敗二艦。
左翼中營遊擊，鎮遠號幫帶，楊用霖奮然對部下說：“戰不必捷，然此海即餘死所！”接着說道：“時至矣！吾將以死報國”。
部下激動得掉眼淚說：“公死，吾輩何以爲生？赴湯蹈火，惟公所命！”
海戰中，楊用霖協助管帶左翼總兵林泰曾，指揮全艦將士奮力鏖戰。在激烈的炮火中，旗艦定遠中彈起火，烈焰洶騰，向全艦蔓延。在此危急關頭，楊用霖突轉鎮遠之舵，擋在定遠之前，並向敵艦發起攻擊，使定遠得以即時撲滅大火，從容應敵。
當時在附近海域觀戰的西方海軍人士，皆嘖嘖稱讚道：“若沒有鎮遠支援，定遠危險了。”
三點半，當定遠與日本旗艦鬆島相距二千米時，定遠發出的三十公分半巨彈命中鬆島，轟然爆炸，擊中了甲板，使堆積在甲板上的彈藥爆炸。死傷官兵達一百一十三人，佔定員的百分之三十二。艦隊司令伊東佑亨見情況緊急，下令以軍樂隊補充炮手，並親自指揮滅火。
此時定遠再次起火，而靖遠、來遠已經修補完畢，恢復了戰鬥力，一直在協助指揮靖遠艦作戰的劉冠雄，見形勢危急，立即向管帶葉祖圭建議說：“大人！定遠艦一定是受傷無法指揮了，現在情況緊急，應該立即由我艦代替指揮，集合各艦。否則，我軍有全軍覆沒的危險。”葉祖圭也覺得應當如此，於是大膽地接受了劉冠雄的建議，毅然下令在‘靖遠’艦上升起令旗，擔負起指揮艦隊行動的重任。
隨後‘靖遠’艦向星散的各艦發出集合的信號，在附近的來遠、平遠、廣遠三艘巡洋艦和兩艘炮艦及四艘魚雷艇，見靖遠艦升旗集隊，都紛紛趕來會合。各艦在“靖遠”艦的指揮下，又重新列隊迎戰第一遊擊隊。激烈的炮戰再度達到高潮。
到下午四點，大火終於被撲滅，但艦上的設施已摧毀殆盡，失去了作爲旗艦的指揮和作戰能力。由於無法擊沉定鎮二鐵甲艦，使得日本艦隊產生畏懼，於是鬆島號竭力擺脫定遠、鎮遠二艦，向東南逃避。本隊的其他四艦見狀，也不理第一遊擊隊，隨之逃走。
於是北洋艦隊的兩艘鉅艦發揮重炮重甲的優勢，重傷日艦，反被動爲主動，日艦見勢不敵而退卻。
日艦本隊轉舵撤退後，定遠、鎮遠二艦在後緊追不捨。雙方距離二、三海里時，日艦不得已回頭再戰，猛烈的炮戰在此時達到最高潮。激烈的炮火中，日艦各艦都已不同程度地受了傷。
北洋艦隊愈戰愈勇，聲勢大振。五點半，伊東佑亨見本隊各艦多已受傷，無力再戰，而北洋艦隊集合各艦，愈戰愈奮，便再次發出停止戰鬥的信號，不等第一遊擊隊來會合，就繼續向南駛逃，北洋艦隊定、鎮、靖、來、平、丙六艦在後尾追。北洋艦隊速度跟不上，只能眼巴巴的看着漸漸逃遠日艦。北洋艦隊最後停止追擊，轉舵駛向旅順。歷時近五小時的中日黃海海戰至此結束。
黃海海戰是世界上第一次蒸氣動力戰艦的大規模戰役，其規模之大，戰鬥之激烈，時間之久，在世界海戰史上罕見，影響也非常深遠。這次中日海軍的主力決戰的結果，日艦西京丸被擊毀，幾乎沉沒，吉野、比睿、赤城受重傷，鬆島喪失了戰鬥力，其他各艦也多受重創。北洋艦隊致遠、經遠、超勇、揚威沉沒，廣甲逃脫後擱淺被毀，其餘各艦皆受重傷。
英國海戰史學家評價：“大東溝海戰的結果是雙方對海戰理論無知的產物：假如日本多瞭解一些海戰理論，就根本不敢挑戰實力更強，擁有堅不可摧鐵甲艦的北洋艦隊；而假如北洋艦隊多瞭解一下海戰理論，又怎麼可能在擁有大艦巨炮的情況下仍然以0：5的懸殊“比分”慘敗呢？”
直至今日，這段歷史依然依然只是知道結果，日本聯合艦隊打敗了北洋水師，對於原因以及詳細過程，只有零星記載，但是卻衆口不一，給後人留下了無窮的回憶與遐想，或許裡面有一些政治因素和個人利益在內，但是10年後的日俄戰爭，我想應該給我們一些警示，日俄戰爭中日本海軍同樣以僅僅三艘魚雷艇的代價全殲了遠遠強大於自己的俄國太平洋艦隊，同樣的以弱勝強，不過俄國是因爲長途跋涉士兵不堪勞累而敗，那麼我們的北洋呢？是不是同樣也因爲士兵的素質呢？
本人不想再追究下去了，即使是信息高度靈活的現代很多事情若是被刻意掩蓋，我們都不知道，何況那個閉塞的時代，若是某一天知道我們的英雄們變成了狗熊的話，那會是什麼樣子的影響？本人實在不敢想象。
這次海戰並沒有主角參與，所以綜合現有的各種資料寫的，資料有限，可能不是很完整，請讀者見諒。寫下這段歷史，僅僅只是爲了祭奠那些在戰爭中死去的將士，不論功過，既然都是爲國戰死，就應當受後人祭拜！因爲他們承受了太多的責任，時至今日國人依然無法忘懷，蓋因爲這段屈辱離我們實在太近了，想那五胡亂華，數億漢人慘遭屠戮，北方漢人幾乎絕種，現在又有多少人會想起去埋怨那個時代的人呢？